Un equipo estadounidense propone un nuevo método para ajustar láseres de microdiscos

Un equipo de investigación conjunto de la Facultad de Medicina de Harvard (HMS) y el Hospital General del MIT dice que han logrado ajustar la salida de un láser de microdisco utilizando el método de grabado PEC, lo que convierte a una nueva fuente de nanofotónica y biomedicina en "prometedora".

(La salida del láser de microdisco se puede ajustar mediante el método de grabado PEC)

en los campos denanofotónicay biomedicina, microdiscoláseresy los láseres de nanodiscos se han vuelto prometedoresfuentes de luzy sondas. En varias aplicaciones, como comunicación fotónica en chip, bioimagen en chip, detección bioquímica y procesamiento de información de fotones cuánticos, necesitan lograr una salida láser para determinar la longitud de onda y la precisión de la banda ultraestrecha. Sin embargo, sigue siendo un desafío fabricar láseres de microdiscos y nanodiscos de esta longitud de onda precisa a gran escala. Los procesos actuales de nanofabricación introducen la aleatoriedad del diámetro del disco, lo que dificulta la obtención de una longitud de onda determinada en el procesamiento y la producción en masa de láser. Ahora, un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard y el Centro Wellman de Investigación del Hospital General de MassachusettsMedicina optoelectrónicaha desarrollado una innovadora técnica de grabado optoquímico (PEC) que ayuda a ajustar con precisión la longitud de onda de un láser de microdisco con una precisión subnanométrica. El trabajo está publicado en la revista Advanced Photonics.

Grabado fotoquímico
Según los informes, el nuevo método del equipo permite la fabricación de láseres de microdiscos y conjuntos de láseres de nanodiscos con longitudes de onda de emisión predeterminadas y precisas. La clave de este avance es el uso del grabado PEC, que proporciona una forma eficiente y escalable de ajustar la longitud de onda de un láser de microdisco. En los resultados anteriores, el equipo obtuvo con éxito microdiscos de fosfatación de arseniuro de indio y galio cubiertos con sílice en la estructura de la columna de fosfuro de indio. Luego ajustaron la longitud de onda del láser de estos microdiscos con precisión a un valor determinado realizando un grabado fotoquímico en una solución diluida de ácido sulfúrico.
También investigaron los mecanismos y la dinámica de grabados fotoquímicos específicos (PEC). Finalmente, transfirieron la matriz de microdiscos sintonizada en longitud de onda a un sustrato de polidimetilsiloxano para producir partículas láser aisladas e independientes con diferentes longitudes de onda láser. El microdisco resultante muestra un ancho de banda ultraancho de emisión láser, con elláseren la columna menos de 0,6 nm y la partícula aislada menos de 1,5 nm.

Abriendo la puerta a las aplicaciones biomédicas
Este resultado abre la puerta a muchas nuevas aplicaciones biomédicas y de nanofotónica. Por ejemplo, los láseres de microdiscos independientes pueden servir como códigos de barras físico-ópticos para muestras biológicas heterogéneas, lo que permite el etiquetado de tipos de células específicos y la orientación de moléculas específicas en análisis multiplex. Actualmente, el etiquetado específico de tipos de células se realiza utilizando biomarcadores convencionales, como como fluoróforos orgánicos, puntos cuánticos y perlas fluorescentes, que tienen anchos de línea de emisión amplios. Por lo tanto, sólo se pueden etiquetar unos pocos tipos de células específicos al mismo tiempo. Por el contrario, la emisión de luz de banda ultra estrecha de un láser de microdisco podrá identificar más tipos de células al mismo tiempo.
El equipo probó y demostró con éxito partículas láser de microdiscos sintonizadas con precisión como biomarcadores, usándolas para etiquetar células epiteliales mamarias normales cultivadas MCF10A. Con su emisión de banda ultraancha, estos láseres podrían revolucionar la biodetección, utilizando técnicas biomédicas y ópticas comprobadas, como imágenes citodinámicas, citometría de flujo y análisis multiómicos. La tecnología basada en el grabado PEC marca un avance importante en los láseres de microdiscos. La escalabilidad del método, así como su precisión subnanométrica, abre nuevas posibilidades para innumerables aplicaciones de láseres en nanofotónica y dispositivos biomédicos, así como códigos de barras para poblaciones celulares específicas y moléculas analíticas.