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 afirma ter conseguido ajustar a saída de um laser de microdisco usando o método de gravação PEC, tornando “promissora” uma nova fonte de nanofotônica e biomedicina.

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

Nos campos denanofotônicae biomedicina, microdiscolasere lasers de nanodiscos tornaram-se promissoresfontes de luze sondas. Em diversas aplicações, como comunicação fotônica no chip, bioimagem no chip, detecção bioquímica e processamento de informações quânticas de fótons, eles precisam 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 microdiscos e nanodiscos com este comprimento de onda preciso em grande escala. Os processos atuais de nanofabricação introduzem a aleatoriedade do diâmetro do disco, o que torna difícil a obtenção de um comprimento de onda definido no processamento e produção em massa do laser. Agora, uma equipe de pesquisadores da Harvard Medical School e do Wellman Center for Massachusetts General Hospital'sMedicina Optoeletrônicadesenvolveu uma técnica inovadora de gravação optoquímica (PEC) que ajuda a ajustar com precisão o comprimento de onda do laser de um laser de microdisco com precisão subnanométrica. O trabalho foi publicado na revista Advanced Photonics.

Gravura 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 de fosfatação de arsenieto de índio e gálio cobertos com sílica na estrutura da coluna de fosfeto de índio. Eles então ajustaram o comprimento de onda do laser desses microdiscos com precisão para um valor determinado, realizando gravação fotoquímica em uma solução diluída de ácido sulfúrico.
Eles também investigaram os mecanismos e a dinâmica das gravações fotoquímicas específicas (PEC). Finalmente, eles transferiram o conjunto de microdiscos ajustados por comprimento de onda para um substrato de polidimetilsiloxano para produzir partículas de laser isoladas e independentes com diferentes comprimentos de onda de laser. O microdisco resultante mostra uma largura de banda de banda ultralarga de emissão de laser, com olaserna coluna inferior a 0,6 nm e na partícula isolada inferior a 1,5 nm.

Abrindo a porta para aplicações biomédicas
Este resultado abre a porta 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 de células específicos e o direcionamento de moléculas específicas na análise multiplex. A rotulagem específica do tipo de célula é atualmente realizada usando biomarcadores convencionais, como como fluoróforos orgânicos, pontos quânticos e esferas fluorescentes, que possuem amplas larguras de linha de emissão. Assim, apenas alguns tipos específicos de células podem ser marcados ao mesmo tempo. Em contraste, a emissão de luz de banda ultraestreita de um laser de microdisco será capaz de identificar mais tipos de células ao mesmo tempo.
A equipe testou e demonstrou com sucesso partículas de laser de microdisco sintonizadas com precisão como biomarcadores, usando-as para marcar células epiteliais mamárias normais cultivadas MCF10A. Com sua emissão de banda ultralarga, esses lasers poderiam revolucionar potencialmente o biossensor, usando técnicas biomédicas e ópticas comprovadas, como imagem citodinâmica, citometria de fluxo e análise multiômica. A tecnologia baseada na gravação PEC marca 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.