یک تیم تحقیقاتی مشترک از دانشکده پزشکی هاروارد (HMS) و بیمارستان عمومی MIT می‌گویند که با استفاده از روش حکاکی PEC، به تنظیم خروجی لیزر میکرودیسک دست یافته‌اند و این امر منبع جدیدی را برای نانوفوتونیک و زیست‌پزشکی «امیدوارکننده» می‌سازد.
(خروجی لیزر میکرودیسک را می‌توان با روش حکاکی PEC تنظیم کرد)
در زمینه‌هایِنانوفوتونیکو زیست‌پزشکی، میکرودیسکلیزرهاو لیزرهای نانودیسک امیدوارکننده شده‌اندمنابع نورو کاوشگرها. در چندین کاربرد مانند ارتباطات فوتونی روی تراشه، تصویربرداری زیستی روی تراشه، حسگری بیوشیمیایی و پردازش اطلاعات فوتون کوانتومی، آنها نیاز به دستیابی به خروجی لیزر در تعیین طول موج و دقت باند فوق باریک دارند. با این حال، تولید لیزرهای میکرودیسک و نانودیسک با این طول موج دقیق در مقیاس بزرگ همچنان چالش برانگیز است. فرآیندهای نانوساخت فعلی، تصادفی بودن قطر دیسک را ایجاد می‌کنند که دستیابی به طول موج مشخص در پردازش و تولید انبوه لیزر را دشوار می‌کند. اکنون، تیمی از محققان دانشکده پزشکی هاروارد و مرکز ولمن بیمارستان عمومی ماساچوست برایپزشکی اپتوالکترونیکیک تکنیک حکاکی اپتوشیمیایی (PEC) نوآورانه توسعه داده است که به تنظیم دقیق طول موج لیزر یک لیزر میکرودیسک با دقت زیرنانومتر کمک می‌کند. این کار در مجله Advanced Photonics منتشر شده است.
حکاکی فتوشیمیایی
بر اساس گزارش‌ها، روش جدید این تیم، امکان ساخت لیزرهای میکرودیسکی و آرایه‌های لیزری نانودیسکی با طول موج‌های انتشار دقیق و از پیش تعیین‌شده را فراهم می‌کند. کلید این موفقیت، استفاده از حکاکی PEC است که روشی کارآمد و مقیاس‌پذیر برای تنظیم دقیق طول موج لیزر میکرودیسکی فراهم می‌کند. در نتایج فوق، این تیم با موفقیت میکرودیسک‌های فسفاته ایندیوم گالیوم آرسنید پوشیده شده با سیلیس را روی ساختار ستون فسفید ایندیوم به دست آورد. سپس آنها با انجام حکاکی فتوشیمیایی در محلول رقیق اسید سولفوریک، طول موج لیزر این میکرودیسک‌ها را دقیقاً تا مقدار مشخصی تنظیم کردند.
آنها همچنین مکانیسم‌ها و دینامیک حکاکی‌های فتوشیمیایی خاص (PEC) را بررسی کردند. در نهایت، آنها آرایه میکرودیسک تنظیم‌شده با طول موج را به یک زیرلایه پلی‌دی‌متیل‌سیلوکسان منتقل کردند تا ذرات لیزر مستقل و ایزوله با طول موج‌های مختلف لیزر تولید کنند. میکرودیسک حاصل، پهنای باند فوق‌العاده وسیعی از انتشار لیزر را نشان می‌دهد، بالیزرروی ستون کمتر از 0.6 نانومتر و ذره جدا شده کمتر از 1.5 نانومتر.
گشودن درها به روی کاربردهای زیست‌پزشکی
این نتیجه، دریچه‌ای به سوی بسیاری از کاربردهای جدید نانوفوتونیک و زیست‌پزشکی می‌گشاید. به عنوان مثال، لیزرهای میکرودیسک مستقل می‌توانند به عنوان بارکدهای فیزیکی-نوری برای نمونه‌های بیولوژیکی ناهمگن عمل کنند و امکان برچسب‌گذاری انواع خاص سلول و هدف‌گیری مولکول‌های خاص را در تجزیه و تحلیل چندگانه فراهم کنند. برچسب‌گذاری اختصاصی نوع سلول در حال حاضر با استفاده از نشانگرهای زیستی مرسوم، مانند فلوروفورهای آلی، نقاط کوانتومی و دانه‌های فلورسنت که پهنای خطوط انتشار وسیعی دارند، انجام می‌شود. بنابراین، تنها چند نوع سلول خاص را می‌توان همزمان برچسب‌گذاری کرد. در مقابل، انتشار نور با باند بسیار باریک لیزر میکرودیسک قادر به شناسایی انواع بیشتری از سلول‌ها به طور همزمان خواهد بود.
این تیم ذرات لیزر میکرودیسک تنظیم‌شده‌ی دقیق را به عنوان نشانگرهای زیستی آزمایش و با موفقیت نشان داد و از آنها برای برچسب‌گذاری سلول‌های اپیتلیال پستان طبیعی کشت‌شده MCF10A استفاده کرد. این لیزرها با انتشار فوق‌پهن‌باند خود، می‌توانند با استفاده از تکنیک‌های زیست‌پزشکی و نوری اثبات‌شده مانند تصویربرداری سیتودینامیکی، فلوسیتومتری و تجزیه و تحلیل چند-امیکس، انقلابی در زیست‌حسگری ایجاد کنند. فناوری مبتنی بر حکاکی PEC پیشرفت بزرگی در لیزرهای میکرودیسک محسوب می‌شود. مقیاس‌پذیری این روش و همچنین دقت زیرنانومتری آن، امکانات جدیدی را برای کاربردهای بی‌شمار لیزر در نانوفوتونیک و دستگاه‌های زیست‌پزشکی و همچنین بارکدها برای جمعیت‌های سلولی خاص و مولکول‌های تحلیلی ایجاد می‌کند.
زمان ارسال: ۲۹ ژانویه ۲۰۲۴