アメリカのチームがマイクロディスクレーザーを調整する新しい方法を提案

ハーバード大学医学部（HMS）とMIT総合病院の共同研究チームは、PECエッチング法を使用してマイクロディスクレーザーの出力の調整を達成し、ナノフォトニクスと生物医学の新たなソースが「有望」になったと発表した。

（マイクロディスクレーザーの出力はPECエッチング法により調整可能）

の分野でナノフォトニクス生物医学、マイクロディスクレーザーそしてナノディスクレーザーが有望になっている光源そしてプローブ。オンチップフォトニック通信、オンチップバイオイメージング、生化学センシング、量子光子情報処理などのいくつかのアプリケーションでは、波長と超狭帯域精度を決定する際にレーザー出力を達成する必要があります。しかし、この正確な波長のマイクロディスクおよびナノディスク レーザーを大規模に製造することは依然として困難です。現在のナノ加工プロセスではディスク直径のランダム性が導入されており、そのためレーザーの大量加工や生産において設定した波長を得ることが困難になっています。今回、ハーバード大学医学部とマサチューセッツ総合病院のウェルマンセンターの研究者チームは、光電子医学は、マイクロディスク レーザーのレーザー波長をサブナノメートルの精度で正確に調整するのに役立つ革新的な光化学 (PEC) エッチング技術を開発しました。この研究は、Advanced Photonics 誌に掲載されています。

光化学エッチング
報告書によると、研究チームの新しい方法により、正確な所定の発光波長を備えたマイクロディスク レーザーおよびナノディスク レーザー アレイの製造が可能になります。この画期的な進歩の鍵は、マイクロディスク レーザーの波長を微調整するための効率的かつスケーラブルな方法を提供する PEC エッチングの使用です。上記の結果において、研究チームは、リン化インジウムカラム構造上にシリカで覆われたインジウムガリウムヒ素リン酸化マイクロディスクを取得することに成功しました。次に、希硫酸溶液中で光化学エッチングを実行することにより、これらのマイクロディスクのレーザー波長を所定の値に正確に調整しました。
彼らはまた、特定の光化学 (PEC) エッチングのメカニズムとダイナミクスも調査しました。最後に、波長調整されたマイクロディスクアレイをポリジメチルシロキサン基板上に転写して、異なるレーザー波長を持つ独立した孤立したレーザー粒子を生成しました。結果として得られるマイクロディスクは、超広帯域のレーザー発光帯域幅を示します。レーザカラム上では 0.6 nm 未満、単離された粒子では 1.5 nm 未満です。

生物医学応用への扉を開く
この結果は、多くの新しいナノフォトニクスおよび生物医学への応用への扉を開きます。たとえば、スタンドアロンのマイクロディスク レーザーは、不均一な生体サンプルの物理光学バーコードとして機能し、特定の細胞型の標識や多重分析での特定の分子のターゲティングを可能にします。現在、細胞型固有の標識は、次のような従来のバイオマーカーを使用して実行されています。広い発光線幅を持つ有機蛍光体、量子ドット、蛍光ビーズなどです。したがって、同時に標識できるのは、少数の特定の細胞タイプのみです。対照的に、マイクロディスク レーザーの超狭帯域発光では、より多くの種類の細胞を同時に識別できるようになります。
研究チームは、バイオマーカーとして正確に調整されたマイクロディスクレーザー粒子をテストし、それを使用して培養正常乳房上皮細胞MCF10Aを標識することをテストし、実証することに成功した。これらのレーザーは、超広帯域発光により、細胞力学イメージング、フローサイトメトリー、マルチオミクス解析などの実証済みの生物医学および光学技術を使用して、バイオセンシングに革命を起こす可能性があります。PEC エッチングに基づく技術は、マイクロディスク レーザーの大きな進歩を示します。このメソッドの拡張性とサブナノメートルの精度により、ナノフォトニクスや生物医学デバイス、さらには特定の細胞集団や分析分子のバーコードにおけるレーザーの無数の応用に新たな可能性が開かれます。