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

Un equipo de investigación conjunto de la Facultad de Medicina de Harvard (HMS) y el Hospital General del MIT dice haber logrado ajustar la salida de un láser de microdisco usando el método de grabado PEC, lo que hace que una nueva fuente para la nanofotónica y la biomedicina sea "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 diversas aplicaciones, como la comunicación fotónica en chip, la bioimagen en chip, la detección bioquímica y el procesamiento cuántico de información fotónica, se necesita lograr una salida láser para determinar la longitud de onda y la precisión en la banda ultraestrecha. Sin embargo, sigue siendo un desafío fabricar láseres de microdiscos y nanodiscos con esta longitud de onda precisa a gran escala. Los procesos actuales de nanofabricación introducen la aleatoriedad del diámetro del disco, lo que dificulta obtener una longitud de onda fija en el procesamiento y la producción masiva de láseres. Ahora, un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard y el Centro Wellman para...Medicina 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 precisión subnanómetro. El trabajo se publica en la revista Advanced Photonics.

Grabado fotoquímico
Según informes, el nuevo método del equipo permite la fabricación de láseres de microdiscos y matrices láser de nanodiscos con longitudes de onda de emisión precisas y predeterminadas. La clave de este avance reside en el uso del grabado PEC, que proporciona un método eficiente y escalable para ajustar con precisión la longitud de onda de un láser de microdiscos. En los resultados mencionados, el equipo obtuvo con éxito microdiscos de fosfatación de arseniuro de indio y galio recubiertos con sílice sobre la estructura de la columna de fosfuro de indio. Posteriormente, ajustaron con precisión la longitud de onda láser de estos microdiscos a un valor determinado mediante el grabado fotoquímico en una solución diluida de ácido sulfúrico.
También investigaron los mecanismos y la dinámica de los grabados fotoquímicos específicos (PEC). Finalmente, transfirieron la matriz de microdiscos sintonizada por longitud de onda a un sustrato de polidimetilsiloxano para producir partículas láser independientes y aisladas con diferentes longitudes de onda. El microdisco resultante muestra un ancho de banda ultraancho de emisión láser, con laláseren 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 numerosas nuevas aplicaciones nanofotónicas y biomédicas. Por ejemplo, los láseres de microdisco independientes pueden servir como códigos de barras físico-ópticos para muestras biológicas heterogéneas, lo que permite el etiquetado de tipos celulares específicos y la identificación de moléculas específicas en análisis multiplex. El etiquetado específico de cada tipo celular se realiza actualmente mediante biomarcadores convencionales, como fluoróforos orgánicos, puntos cuánticos y microesferas fluorescentes, que presentan amplios anchos de línea de emisión. Por lo tanto, solo se pueden etiquetar unos pocos tipos celulares específicos simultáneamente. En cambio, la emisión de luz de banda ultraestrecha de un láser de microdisco permitirá identificar más tipos celulares simultáneamente.
El equipo probó y demostró con éxito partículas láser de microdisco ajustadas con precisión como biomarcadores, utilizándolas para marcar células epiteliales mamarias normales cultivadas MCF10A. Gracias a su emisión de banda ultraancha, estos láseres podrían revolucionar la biodetección mediante técnicas biomédicas y ópticas de eficacia comprobada, como la citodinámica, la citometría de flujo y el análisis multiómico. La tecnología basada en el grabado PEC supone un avance importante en los láseres de microdisco. La escalabilidad del método, así como su precisión subnanométrica, abre nuevas posibilidades para innumerables aplicaciones de láseres en nanofotónica y dispositivos biomédicos, así como para la creación de códigos de barras para poblaciones celulares específicas y moléculas analíticas.