Një ekip i përbashkët kërkimor nga Shkolla Mjekësore e Harvardit (HMS) dhe Spitali i Përgjithshëm i MIT-it thotë se kanë arritur të akordojnë prodhimin e një lazeri mikrodisk duke përdorur metodën e gdhendjes PEC, duke e bërë një burim të ri për nanofotonikën dhe biomjekësinë "premtues".
(Dalja e lazerit të mikrodisk mund të rregullohet me metodën e gdhendjes PEC)
Në fushat enanofotonikëdhe biomjekësia, mikrodisklazerëtdhe lazerët nanodisk janë bërë premtuesburimet e dritësdhe sonda. Në disa aplikime të tilla si komunikimi fotonik në çip, bioimazheria në çip, ndjesia biokimike dhe përpunimi i informacionit të fotonit kuantik, ata duhet të arrijnë dalje lazeri në përcaktimin e saktësisë së gjatësisë së valës dhe brezit ultra të ngushtë. Megjithatë, mbetet sfiduese të prodhohen lazerë mikrodisku dhe nanodisk me këtë gjatësi vale të saktë në shkallë të gjerë. Proceset aktuale të nanofabrikimit prezantojnë rastësinë e diametrit të diskut, gjë që e bën të vështirë marrjen e një gjatësie vale të caktuar në përpunimin dhe prodhimin masiv të lazerit. Tani, një ekip studiuesish nga Shkolla Mjekësore e Harvardit dhe Qendra Wellman për Spitalin e Përgjithshëm të MasaçusetsitMjekësia Optoelektronikeka zhvilluar një teknikë inovative të gdhendjes optokimike (PEC) që ndihmon në akordimin me saktësi të gjatësisë së valës së lazerit të një lazeri mikrodisk me saktësi subnanometrike. Puna është botuar në revistën Advanced Photonics.
Gdhendje fotokimike
Sipas raportimeve, metoda e re e ekipit mundëson prodhimin e lazerëve me mikro-disqe dhe vargjeve lazerësh nanodisk me gjatësi vale emetimi të sakta dhe të paracaktuara. Çelësi i këtij përparimi është përdorimi i gdhendjes PEC, e cila ofron një mënyrë efikase dhe të shkallëzueshme për të rregulluar imët gjatësinë e valës së një lazeri me mikrodisk. Në rezultatet e mësipërme, ekipi arriti me sukses të siguronte mikrodisqe fosfatimi të arsenidit të indiumit dhe galiumit të mbuluara me silicë në strukturën e kolonës së fosfidit të indiumit. Pastaj ata e akorduan gjatësinë e valës së lazerit të këtyre mikrodisqeve saktësisht në një vlerë të përcaktuar duke kryer gdhendje fotokimike në një tretësirë të holluar të acidit sulfurik.
Ata gjithashtu hetuan mekanizmat dhe dinamikën e gdhendjeve specifike fotokimike (PEC). Së fundmi, ata transferuan grupin e mikrodisqeve të akorduar sipas gjatësisë së valës në një substrat polidimetilsiloksani për të prodhuar grimca lazeri të pavarura dhe të izoluara me gjatësi vale të ndryshme lazeri. Mikrodisku që rezulton tregon një gjerësi bande ultra të gjerë të emetimit të lazerit, melazernë kolonë më pak se 0.6 nm dhe grimca e izoluar më pak se 1.5 nm.
Hapja e derës për aplikimet biomjekësore
Ky rezultat hap derën për shumë aplikime të reja nanofotonike dhe biomjekësore. Për shembull, lazerët e pavarur të mikrodiskëve mund të shërbejnë si barkode fiziko-optike për mostra biologjike heterogjene, duke mundësuar etiketimin e llojeve specifike të qelizave dhe shënjestrimin e molekulave specifike në analizën multiplekse. Etiketimi specifik i llojit të qelizave aktualisht kryhet duke përdorur bioshënjues konvencionalë, siç janë fluoroforët organikë, pikat kuantike dhe rruazat fluoreshente, të cilat kanë gjerësi të gjera vijash emetimi. Kështu, vetëm disa lloje specifike qelizash mund të etiketohen në të njëjtën kohë. Në të kundërt, emetimi i dritës me brez ultra të ngushtë i një lazeri të mikrodiskëve do të jetë në gjendje të identifikojë më shumë lloje qelizash në të njëjtën kohë.
Ekipi testoi dhe demonstroi me sukses grimcat e lazerit të mikrodiskëve të akorduara me saktësi si bioshënjues, duke i përdorur ato për të etiketuar qelizat epiteliale normale të gjirit të kultivuara MCF10A. Me emetimin e tyre me brez ultra të gjerë, këta lazerë mund të revolucionarizojnë potencialisht biosensorizimin, duke përdorur teknika të provuara biomjekësore dhe optike, të tilla si imazheria citodinamike, citometria e rrjedhës dhe analiza multi-omike. Teknologjia e bazuar në gdhendjen PEC shënon një përparim të madh në lazerët e mikrodiskëve. Shkallëzueshmëria e metodës, si dhe saktësia e saj subnanometrike, hap mundësi të reja për aplikime të panumërta të lazerëve në nanofotonikë dhe pajisje biomjekësore, si dhe barkode për popullata specifike qelizore dhe molekula analitike.
Koha e postimit: 29 janar 2024