Uma equipe americana propõe um novo método para ajustar lasers de microdisco

Uma equipe de pesquisa conjunta da Harvard Medical School (HMS) e do MIT General Hospital diz ter conseguido ajustar a saída de um laser de microdisco usando o método de gravação PEC, tornando uma nova fonte para nanofotônica e biomedicina "promissora".

(A saída do laser de microdisco pode ser ajustada pelo método de gravação PEC)

Nos campos denanofotônicae biomedicina, microdiscolaserse os lasers de nanodiscos tornaram-se promissoresfontes de luze sondas. Em diversas aplicações, como comunicação fotônica on-chip, bioimagem on-chip, sensoriamento bioquímico e processamento quântico de informações de fótons, é necessário obter saída de laser para determinar o comprimento de onda e a precisão da banda ultraestreita. No entanto, continua sendo um desafio fabricar lasers de microdisco e nanodisco com esse comprimento de onda preciso em larga escala. Os processos atuais de nanofabricação introduzem a aleatoriedade do diâmetro do disco, o que dificulta a obtenção de um comprimento de onda definido no processamento e produção em massa do laser. Agora, uma equipe de pesquisadores da Escola Médica de Harvard e do Centro Wellman paraMedicina Optoeletrônicadesenvolveu uma técnica inovadora de gravação optoquímica (PEC) que ajuda a ajustar com precisão o comprimento de onda de um laser de microdisco com precisão subnanométrica. O trabalho foi publicado na revista Advanced Photonics.

Gravação fotoquímica
Segundo relatos, o novo método da equipe permite a fabricação de lasers de microdisco e matrizes de laser de nanodisco com comprimentos de onda de emissão precisos e predeterminados. A chave para esse avanço é o uso da gravação PEC, que fornece uma maneira eficiente e escalável de ajustar o comprimento de onda de um laser de microdisco. Nos resultados acima, a equipe obteve com sucesso microdiscos fosfatados com arsenieto de gálio e índio, revestidos com sílica na estrutura da coluna de fosfeto de índio. Em seguida, eles ajustaram o comprimento de onda do laser desses microdiscos precisamente para um valor determinado, realizando gravação fotoquímica em uma solução diluída de ácido sulfúrico.
Eles também investigaram os mecanismos e a dinâmica de ataques fotoquímicos específicos (PEC). Por fim, transferiram a matriz de microdiscos com ajuste de comprimento de onda para um substrato de polidimetilsiloxano para produzir partículas de laser independentes e isoladas com diferentes comprimentos de onda. O microdisco resultante apresenta uma largura de banda ultralarga de emissão de laser, com alaserna coluna menos de 0,6 nm e na partícula isolada menos de 1,5 nm.

Abrindo a porta para aplicações biomédicas
Este resultado abre caminho para muitas novas aplicações nanofotônicas e biomédicas. Por exemplo, lasers de microdisco autônomos podem servir como códigos de barras físico-ópticos para amostras biológicas heterogêneas, permitindo a marcação de tipos celulares específicos e o direcionamento de moléculas específicas em análises multiplex. A marcação específica para cada tipo celular é atualmente realizada utilizando biomarcadores convencionais, como fluoróforos orgânicos, pontos quânticos e esferas fluorescentes, que possuem amplas larguras de linha de emissão. Assim, apenas alguns tipos celulares específicos podem ser marcados simultaneamente. Em contraste, a emissão de luz de banda ultraestreita de um laser de microdisco será capaz de identificar mais tipos celulares simultaneamente.
A equipe testou e demonstrou com sucesso partículas de laser de microdisco precisamente ajustadas como biomarcadores, utilizando-as para marcar células epiteliais mamárias normais cultivadas (MCF10A). Com sua emissão de banda ultralarga, esses lasers podem revolucionar o biossensor, utilizando técnicas biomédicas e ópticas comprovadas, como imagem citodinâmica, citometria de fluxo e análise multiômica. A tecnologia baseada em gravação PEC representa um grande avanço nos lasers de microdisco. A escalabilidade do método, bem como sua precisão subnanométrica, abre novas possibilidades para inúmeras aplicações de lasers em nanofotônica e dispositivos biomédicos, bem como códigos de barras para populações celulares específicas e moléculas analíticas.