Amerikiečių komanda siūlo naują mikrodisko lazerių derinimo metodą

Bendra tyrimų grupė iš Harvardo medicinos mokyklos (HMS) ir MIT Generalinės ligoninės teigia, kad pavyko suderinti mikrodiskinio lazerio išvestį naudojant PEC ėsdinimo metodą, todėl naujas nanofotonikos ir biomedicinos šaltinis yra „perspektyvus“.

(Mikrodiskinio lazerio išvestį galima reguliuoti PEC ėsdinimo metodu)

Laukuosenanofotonikair biomedicina, mikrodiskaslazeriaiir nanodiskiniai lazeriai tapo perspektyvūsšviesos šaltiniaiir zondai. Kai kuriose programose, tokiose kaip fotoninis ryšys luste, biovaizdavimas mikroschemoje, biocheminis jutimas ir kvantinių fotonų informacijos apdorojimas, jie turi pasiekti lazerio išvestį nustatant bangos ilgį ir itin siauros juostos tikslumą. Tačiau gaminti tokio tikslaus bangos ilgio mikrodiskinius ir nanodiskinius lazerius dideliu mastu išlieka sudėtinga. Dabartiniai nanogamybos procesai sukelia disko skersmens atsitiktinumą, dėl kurio sunku gauti nustatytą bangos ilgį lazerio masinio apdorojimo ir gamybos metu. Dabar mokslininkų komanda iš Harvardo medicinos mokyklos ir Masačusetso bendrosios ligoninės Wellman centroOptoelektroninė medicinasukūrė naujovišką optocheminio (PEC) ėsdinimo techniką, kuri padeda subnanometro tikslumu tiksliai sureguliuoti mikrodisko lazerio lazerio bangos ilgį. Darbas paskelbtas žurnale Advanced Photonics.

Fotocheminis ėsdinimas
Remiantis pranešimais, naujasis komandos metodas leidžia gaminti mikrodiskinius lazerius ir nanodiskinius lazerių matricas su tiksliais, iš anksto nustatytais spinduliuotės bangos ilgiais. Šio proveržio raktas yra PEC ėsdinimo naudojimas, kuris suteikia veiksmingą ir keičiamo dydžio būdą tiksliai sureguliuoti mikrodisko lazerio bangos ilgį. Aukščiau pateiktuose rezultatuose komanda sėkmingai gavo indžio galio arsenido fosfatavimo mikrodiskus, padengtus silicio dioksidu ant indžio fosfido kolonėlės struktūros. Tada jie tiksliai sureguliavo šių mikrodiskų lazerio bangos ilgį iki nustatytos vertės, atlikdami fotocheminį ėsdinimą praskiestame sieros rūgšties tirpale.
Jie taip pat ištyrė specifinių fotocheminių (PEC) ėsdinimo mechanizmus ir dinamiką. Galiausiai jie perkėlė bangos ilgio suderintą mikrodisko matricą ant polidimetilsiloksano substrato, kad gautų nepriklausomas, izoliuotas lazerio daleles su skirtingais lazerio bangos ilgiais. Gautame mikrodiske rodomas itin plačiajuostis lazerio spinduliuotės dažnių juostos plotislazerisant kolonėlės mažesnis nei 0,6 nm, o izoliuota dalelė mažesnė nei 1,5 nm.

Durų atidarymas biomedicinos taikymams
Šis rezultatas atveria duris daugeliui naujų nanofotonikos ir biomedicinos pritaikymų. Pavyzdžiui, atskiri mikrodiskiniai lazeriai gali būti naudojami kaip fiziniai ir optiniai heterogeninių biologinių mėginių brūkšniniai kodai, leidžiantys ženklinti konkrečius ląstelių tipus ir nukreipti specifines molekules atliekant multipleksinę analizę. Šiuo metu specifinis ląstelių tipo žymėjimas atliekamas naudojant įprastus biomarkerius, kaip organiniai fluoroforai, kvantiniai taškai ir fluorescenciniai rutuliukai, kurių emisijos linijos plotis yra didelis. Taigi vienu metu galima pažymėti tik keletą specifinių ląstelių tipų. Priešingai, itin siauros juostos šviesos spinduliuotė iš mikrodisko lazerio galės identifikuoti daugiau ląstelių tipų tuo pačiu metu.
Komanda išbandė ir sėkmingai demonstravo tiksliai suderintas mikrodiskinio lazerio daleles kaip biomarkerius, naudodama jas kultivuotoms normalioms krūties epitelio ląstelėms MCF10A žymėti. Dėl savo itin plačiajuosčio spinduliuotės šie lazeriai gali potencialiai pakeisti biologinį jutimą, naudojant patikrintus biomedicininius ir optinius metodus, tokius kaip citodinaminis vaizdas, srauto citometrija ir daugiafunkcinė analizė. PEC ėsdinimo technologija pagrįsta mikrodiskinių lazerių pažanga. Metodo mastelio keitimas, taip pat jo subnanometro tikslumas atveria naujas galimybes daugybei lazerių pritaikymo nanofotonikos ir biomedicinos prietaisuose, taip pat brūkšniniams kodams konkrečioms ląstelių populiacijoms ir analitinėms molekulėms.