Tim AS Mengembangkan Metode Berbasis PEC Etch Untuk Menyetel Laser Mikrodisk

Baru-baru ini, tim peneliti gabungan dari Harvard Medical School (HMS) dan Rumah Sakit Umum MIT di Amerika Serikat mengatakan mereka telah menyadari penyetelan keluaran laser mikrodisk menggunakan etsa PEC, yang menjadikan sumber baru nanofotonik dan biomedis "sangat menjanjikan".
Laser mikrodisk dan laser nanodisk telah muncul sebagai sumber cahaya yang menjanjikan dan menyelidiki bidang-bidang seperti nanofotonik dan biomedis. Dalam beberapa aplikasi, seperti komunikasi fotonik on-chip, bioimaging on-chip, penginderaan biokimia, dan pemrosesan informasi fotonik kuantum, semuanya memerlukan keluaran laser pada panjang gelombang tertentu dan dengan presisi ultra-narrowband. Namun, fabrikasi skala besar dari laser mikro dan nanodisk dengan panjang gelombang yang tepat masih merupakan tantangan. Proses fabrikasi nano saat ini menyebabkan keacakan pada diameter disk, sehingga sulit untuk mendapatkan panjang gelombang tertentu dalam pemrosesan dan produksi laser bervolume tinggi.
Dan sekarang, sekelompok peneliti dari Harvard Medical School dan Wellman Center for Photomedicine di Rumah Sakit Umum Massachusetts telah mengembangkan teknik etsa fotoelektrokimia (PEC) inovatif yang membantu menyesuaikan panjang gelombang laser laser mikrodisk dengan presisi sub-nanometer.
Hasilnya dipublikasikan di jurnal Advanced Photonics.
Etsa fotoelektrokimia
Pendekatan baru kelompok ini memungkinkan pembuatan laser mikrodisk dan susunan laser nanodisk dengan panjang gelombang emisi yang telah ditentukan sebelumnya, menurut laporan tersebut. Kunci dari terobosan ini adalah penggunaan etsa PEC, yang menyediakan cara yang efisien dan terukur untuk menyempurnakan panjang gelombang laser mikrodisk.
Pada hasil di atas, tim berhasil memperoleh mikrodisk indium gallium arsenide fosfida yang dilapisi silikon dioksida pada struktur kolom indium fosfida. Mereka kemudian secara tepat menyetel panjang gelombang laser dari mikrodisk ini ke nilai yang ditentukan melalui etsa fotoelektrokimia dalam larutan asam sulfat encer.
Mereka juga menyelidiki mekanisme dan kinetika etsa fotoelektrokimia spesifik (PEC). Akhirnya, mereka mentransfer susunan mikrodisk yang disesuaikan dengan panjang gelombang ke substrat polidimetilsiloksan untuk menghasilkan partikel laser terpisah dan terisolasi dengan panjang gelombang laser berbeda.
Mikrodisk yang dihasilkan menunjukkan bandwidth emisi laser ultra-broadband, dengan laser pada kolom kurang dari 0,6 nm dan partikel terisolasi kurang dari 1,5 nm.
Membuka pintu ke aplikasi biomedis dan lainnya
Hasil ini membuka pintu bagi banyak aplikasi nanofotonik dan biomedis baru. Misalnya, laser mikrodisk yang berdiri sendiri dapat berfungsi sebagai kode batang fisik-optik untuk sampel biologis heterogen, memungkinkan pelabelan spesifik tipe sel dan penargetan molekul spesifik dalam analisis multipleks.
Pelabelan khusus tipe sel saat ini dilakukan menggunakan biomarker konvensional seperti fluorofor organik, titik kuantum, dan manik-manik fluoresen, yang memiliki garis emisi lebar.
Akibatnya, hanya beberapa tipe sel tertentu yang dapat diberi label secara bersamaan. Sebaliknya, emisi cahaya ultra-sempit dari laser mikrodisk akan mampu mengenali jenis sel dalam jumlah yang jauh lebih besar secara bersamaan.
Tim tersebut menguji dan berhasil mendemonstrasikan partikel laser mikrodisk yang disetel secara tepat sebagai biomarker yang menggunakannya untuk memberi label pada sel epitel payudara normal yang dikultur MCF10A. Dengan emisi ultra-broadbandnya, laser ini berpotensi merevolusi biosensing menggunakan teknik biomedis dan optik yang sudah mapan, seperti kinetik seluler. pencitraan, aliran sitometri, dan analisis multihistologi.
Teknologi berbasis etsa PEC menandai kemajuan signifikan dalam laser mikrodisk. Skalabilitas metode ini, serta presisi sub-nanometernya, membuka kemungkinan baru untuk berbagai penerapan laser pada perangkat nanofotonik dan biomedis, serta dalam barcode populasi sel tertentu dan molekul yang dianalisis.