Ang isang American team ay nagmumungkahi ng isang bagong paraan para sa pag-tune ng mga microdisk laser

Sinabi ng pinagsamang pangkat ng pananaliksik mula sa Harvard Medical School (HMS) at MIT General Hospital na nakamit nila ang pag-tune ng output ng isang microdisk laser gamit ang PEC etching method, na ginagawang "promising" ang isang bagong source para sa nanophotonics at biomedicine.

(Ang output ng microdisk laser ay maaaring iakma sa pamamagitan ng PEC etching method)

Sa larangan ngnanophotonicsat biomedicine, microdiskmga laserat nanodisk lasers ay naging promisingilaw na pinagmumulanat probes. Sa ilang mga aplikasyon tulad ng on-chip photonic communication, on-chip bioimaging, biochemical sensing, at quantum photon information processing, kailangan nilang makamit ang laser output sa pagtukoy ng wavelength at ultra-narrow band accuracy. Gayunpaman, nananatiling mahirap ang paggawa ng microdisk at nanodisk lasers ng tumpak na wavelength na ito sa malaking sukat. Ang kasalukuyang mga proseso ng nanofabrication ay nagpapakilala sa randomness ng disc diameter, na nagpapahirap sa pagkuha ng isang set wavelength sa laser mass processing at production. Ngayon, isang pangkat ng mga mananaliksik mula sa Harvard Medical School at Massachusetts General Hospital's Wellman Center para saOptoelectronic na Medisinaay nakabuo ng isang makabagong optochemical (PEC) etching technique na tumutulong upang tumpak na ibagay ang laser wavelength ng isang microdisk laser na may katumpakan ng subnanometer. Ang gawain ay nai-publish sa journal Advanced Photonics.

Photochemical etching
Ayon sa mga ulat, ang bagong pamamaraan ng koponan ay nagbibigay-daan sa paggawa ng mga micro-disk laser at nanodisk laser array na may tumpak, paunang natukoy na mga wavelength ng emisyon. Ang susi sa pambihirang tagumpay na ito ay ang paggamit ng PEC etching, na nagbibigay ng mahusay at nasusukat na paraan upang i-fine-tune ang wavelength ng isang microdisc laser. Sa mga resulta sa itaas, matagumpay na nakuha ng team ang indium Gallium arsenide phosphating microdisks na natatakpan ng silica sa indium phosphide column structure. Pagkatapos ay itinuon nila ang laser wavelength ng mga microdisk na ito nang tumpak sa isang tiyak na halaga sa pamamagitan ng pagsasagawa ng photochemical etching sa isang diluted na solusyon ng sulfuric acid.
Inimbestigahan din nila ang mga mekanismo at dinamika ng mga tiyak na photochemical (PEC) etchings. Sa wakas, inilipat nila ang wavelength-tuned microdisk array sa isang polydimethylsiloxane substrate upang makabuo ng mga independiyente, nakahiwalay na mga particle ng laser na may iba't ibang mga wavelength ng laser. Ang resultang microdisk ay nagpapakita ng ultra-wideband bandwidth ng laser emission, kasama anglasersa haligi na mas mababa sa 0.6 nm at ang nakahiwalay na particle na mas mababa sa 1.5 nm.

Pagbubukas ng pinto sa mga biomedical na aplikasyon
Ang resultang ito ay nagbubukas ng pinto sa maraming bagong nanophotonics at biomedical application. Halimbawa, ang mga stand-alone na microdisk laser ay maaaring magsilbi bilang physico-optical barcode para sa mga heterogenous na biological sample, na nagpapagana sa pag-label ng mga partikular na uri ng cell at ang pag-target ng mga partikular na molekula sa multiplex analysis. Ang pag-label na partikular sa uri ng cell ay kasalukuyang ginagawa gamit ang mga conventional biomarker, tulad ng bilang mga organic na fluorophores, quantum dots, at fluorescent beads, na may malawak na emission linewidth. Kaya, ilang partikular na uri ng cell lamang ang maaaring lagyan ng label nang sabay. Sa kabaligtaran, ang ultra-narrow band light emission ng isang microdisk laser ay makakatukoy ng higit pang mga uri ng cell nang sabay-sabay.
Sinubukan at matagumpay na naipakita ng team ang tumpak na nakatutok na microdisk laser particle bilang mga biomarker, gamit ang mga ito upang lagyan ng label ang kulturang normal na breast epithelial cells na MCF10A. Sa kanilang ultra-wideband emission, ang mga laser na ito ay maaaring potensyal na baguhin ang biosensing, gamit ang napatunayang biomedical at optical techniques gaya ng cytodynamic imaging, flow cytometry, at multi-omics analysis. Ang teknolohiyang batay sa PEC etching ay nagmamarka ng isang malaking pag-unlad sa microdisk lasers. Ang scalability ng pamamaraan, pati na rin ang katumpakan ng subnanometer nito, ay nagbubukas ng mga bagong posibilidad para sa hindi mabilang na mga aplikasyon ng mga laser sa nanophotonics at biomedical na mga aparato, pati na rin ang mga barcode para sa mga partikular na populasyon ng cell at analytical molecule.