Sebuah pasukan Amerika mencadangkan kaedah baharu untuk menala laser mikrocakera

Sebuah pasukan penyelidikan bersama dari Sekolah Perubatan Harvard (HMS) dan Hospital Besar MIT mengatakan bahawa mereka telah mencapai penalaan output laser mikrocakera menggunakan kaedah etsa PEC, menjadikan sumber baharu untuk nanofotonik dan bioperubatan "menjanjikan".

(Output laser mikrocakera boleh dilaraskan melalui kaedah etsa PEC)

Dalam bidang-bidangnanofotonikdan bioperubatan, mikrocakeralaserdan laser nanodisk telah menjadi menjanjikansumber cahayadan prob. Dalam beberapa aplikasi seperti komunikasi fotonik atas cip, pengimejan bio atas cip, penderiaan biokimia dan pemprosesan maklumat foton kuantum, ia perlu mencapai output laser dalam menentukan panjang gelombang dan ketepatan jalur ultra sempit. Walau bagaimanapun, masih mencabar untuk mengeluarkan laser mikrocakera dan nanocakera dengan panjang gelombang tepat ini pada skala yang besar. Proses nanofabrikasi semasa memperkenalkan kerawangan diameter cakera, yang menjadikannya sukar untuk mendapatkan panjang gelombang yang ditetapkan dalam pemprosesan dan pengeluaran jisim laser. Kini, satu pasukan penyelidik dari Sekolah Perubatan Harvard dan Pusat Wellman Hospital Besar Massachusetts untukPerubatan Optoelektroniktelah membangunkan teknik ukiran optokimia (PEC) inovatif yang membantu melaraskan panjang gelombang laser laser mikrocakera dengan tepat dengan ketepatan subnanometer. Kerja ini diterbitkan dalam jurnal Advanced Photonics.

Pengukiran fotokimia
Menurut laporan, kaedah baharu pasukan ini membolehkan pembuatan laser mikro-cakera dan tatasusunan laser nano-cakera dengan panjang gelombang pancaran yang tepat dan telah ditentukan. Kunci kepada kejayaan ini ialah penggunaan ukiran PEC, yang menyediakan cara yang cekap dan boleh diskala untuk memperhalusi panjang gelombang laser mikrocakera. Dalam keputusan di atas, pasukan ini berjaya memperoleh mikrocakera fosfat indium Gallium arsenide yang dilitupi dengan silika pada struktur lajur indium fosfat. Mereka kemudian melaraskan panjang gelombang laser mikrocakera ini dengan tepat kepada nilai yang ditentukan dengan melakukan ukiran fotokimia dalam larutan asid sulfurik yang dicairkan.
Mereka juga mengkaji mekanisme dan dinamik ukiran fotokimia tertentu (PEC). Akhir sekali, mereka memindahkan susunan mikrocakera yang ditala panjang gelombang ke atas substrat polidimetilsiloksana untuk menghasilkan zarah laser terasing yang bebas dengan panjang gelombang laser yang berbeza. Mikrocakera yang terhasil menunjukkan lebar jalur ultra lebar pancaran laser, denganlaserpada lajur kurang daripada 0.6 nm dan zarah terpencil kurang daripada 1.5 nm.

Membuka pintu kepada aplikasi bioperubatan
Keputusan ini membuka pintu kepada banyak aplikasi nanofotonik dan bioperubatan baharu. Contohnya, laser mikrocakera yang berdiri sendiri boleh berfungsi sebagai kod bar fiziko-optik untuk sampel biologi heterogen, membolehkan pelabelan jenis sel tertentu dan penargetan molekul tertentu dalam analisis multipleks. Pelabelan khusus jenis sel kini dilakukan menggunakan penanda bio konvensional, seperti fluorofor organik, titik kuantum dan manik pendarfluor, yang mempunyai lebar garis pancaran yang luas. Oleh itu, hanya beberapa jenis sel tertentu yang boleh dilabelkan pada masa yang sama. Sebaliknya, pancaran cahaya jalur ultra sempit laser mikrocakera akan dapat mengenal pasti lebih banyak jenis sel pada masa yang sama.
Pasukan ini menguji dan berjaya menunjukkan zarah laser mikrocakera yang ditala dengan tepat sebagai penanda biologi, menggunakannya untuk melabelkan sel epitelium payudara normal yang dikultur MCF10A. Dengan pancaran jalur ultra lebarnya, laser ini berpotensi merevolusikan biosensing, menggunakan teknik bioperubatan dan optik yang terbukti seperti pengimejan sitodinamik, sitometri aliran dan analisis multi-omics. Teknologi berdasarkan etsa PEC menandakan kemajuan besar dalam laser mikrocakera. Skalabiliti kaedah ini, serta ketepatan subnanometernya, membuka kemungkinan baharu untuk aplikasi laser yang tidak terkira banyaknya dalam nanofotonik dan peranti bioperubatan, serta kod bar untuk populasi sel tertentu dan molekul analitik.