Un equipo estadounidense desarrolla un método basado en grabado PEC para sintonizar láseres de microdiscos

Recientemente, un equipo de investigación conjunto de la Facultad de Medicina de Harvard (HMS) y el Hospital General del MIT en Estados Unidos dijeron que habían logrado ajustar las salidas de láser de microdiscos utilizando el grabado PEC, lo que convierte a una nueva fuente de nanofotónica y biomedicina en "muy prometedora".
Los láseres de microdisco y nanodisco se han convertido en una fuente de luz y una sonda prometedoras en campos como la nanofotónica y la biomedicina. En varias aplicaciones, como la comunicación fotónica en chip, la bioimagen en chip, la detección bioquímica y el procesamiento de información fotónica cuántica, requieren una salida de láser a una longitud de onda definida y con una precisión de banda ultraestrecha. Sin embargo, la fabricación a gran escala de láseres de micro y nanodiscos de longitud de onda tan precisa sigue siendo un desafío. Los procesos de nanofabricación actuales introducen aleatoriedad en los diámetros de los discos, lo que dificulta la obtención de longitudes de onda establecidas en el procesamiento y la producción de láser de gran volumen.
Y ahora, un grupo de investigadores de la Facultad de Medicina de Harvard y el Centro Wellman de Fotomedicina del Hospital General de Massachusetts han desarrollado una innovadora técnica de grabado fotoelectroquímico (PEC) que ayuda a ajustar con precisión las longitudes de onda de los láseres de microdisco con una precisión subnanométrica.
Los resultados se publican en la revista Advanced Photonics.
Grabado fotoelectroquímico
Según el informe, el nuevo enfoque del grupo permite la fabricación de láseres de microdiscos y matrices 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 los láseres de microdisco.
En los resultados anteriores, el equipo logró obtener microdiscos de fosfuro de arseniuro de indio y galio cubiertos de dióxido de silicio en estructuras de columnas de fosfuro de indio. Luego, ajustaron con precisión las longitudes de onda del láser de estos microdiscos a valores definidos mediante grabado fotoelectroquímico en una solución diluida de ácido sulfúrico.
También investigaron el mecanismo y la cinética del grabado fotoelectroquímico (PEC) específico. Finalmente, transfirieron las matrices de microdiscos sintonizadas en longitud de onda a sustratos de polidimetilsiloxano para producir partículas láser separadas y aisladas con diferentes longitudes de onda láser.
Los microdiscos resultantes muestran un ancho de banda de emisión láser de banda ultraancha, con láseres en la columna de menos de 0.6 nm y partículas aisladas de menos de 1,5 nm.
Abriendo la puerta a las aplicaciones biomédicas y de otro tipo
Este resultado abre la puerta a muchas nuevas aplicaciones nanofotónicas y biomédicas. Por ejemplo, los láseres de microdiscos independientes pueden servir como códigos de barras físico-ópticos para muestras biológicas heterogéneas, lo que permite el etiquetado específico de cada tipo de célula y la orientación de moléculas específicas en análisis multiplexados.
Actualmente, el etiquetado específico del tipo de célula se realiza utilizando biomarcadores convencionales, como fluoróforos orgánicos, puntos cuánticos y perlas fluorescentes, que tienen anchos de línea de emisión amplios.
Como resultado, sólo se pueden etiquetar simultáneamente unos pocos tipos de células específicas. Por el contrario, la emisión de luz de banda ultraestrecha de los láseres de microdiscos podría reconocer un número mucho mayor de tipos de células simultáneamente.
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 bien establecidas, como la cinética celular. imágenes, citometría de flujo y análisis multihistológico.
La tecnología basada en grabado PEC marca un avance significativo en los láseres de microdisco. La escalabilidad del método, así como su precisión subnanométrica, abre nuevas posibilidades para innumerables aplicaciones de láseres en dispositivos nanofotónicos y biomédicos, así como en códigos de barras de poblaciones celulares específicas y moléculas analizadas.