Une équipe de recherche conjointe de la Harvard Medical School (HMS) et de l’hôpital général du MIT affirme avoir réussi à régler la sortie d’un laser à microdisque en utilisant la méthode de gravure PEC, ce qui en fait une nouvelle source « prometteuse » pour la nanophotonique et la biomédecine.
(La sortie du laser à microdisque peut être ajustée par la méthode de gravure PEC)
Dans les domaines denanophotoniqueet biomédecine, microdisquelaserset les lasers à nanodisques sont devenus prometteurssources lumineuseset des sondes. Dans plusieurs applications telles que la communication photonique sur puce, la bioimagerie sur puce, la détection biochimique et le traitement de l'information photonique quantique, ils doivent obtenir une sortie laser pour déterminer la longueur d'onde et la précision de la bande ultra-étroite. Cependant, il reste difficile de fabriquer à grande échelle des lasers à microdisques et nanodisques de cette longueur d’onde précise. Les processus actuels de nanofabrication introduisent le caractère aléatoire du diamètre du disque, ce qui rend difficile l'obtention d'une longueur d'onde définie dans le traitement et la production de masse au laser. Aujourd'hui, une équipe de chercheurs de la Harvard Medical School et du Wellman Center du Massachusetts General Hospital pourMédecine optoélectroniquea développé une technique de gravure optochimique (PEC) innovante qui permet de régler avec précision la longueur d'onde laser d'un laser à microdisque avec une précision inférieure au nanomètre. Les travaux sont publiés dans la revue Advanced Photonics.
Gravure photochimique
Selon les rapports, la nouvelle méthode de l'équipe permet la fabrication de lasers à micro-disques et de réseaux laser à nanodisques avec des longueurs d'onde d'émission précises et prédéterminées. La clé de cette avancée réside dans l’utilisation de la gravure PEC, qui constitue un moyen efficace et évolutif d’affiner la longueur d’onde d’un laser à microdisque. Dans les résultats ci-dessus, l’équipe a réussi à obtenir des microdisques de phosphatation à l’arséniure de gallium et d’indium recouverts de silice sur la structure de la colonne de phosphure d’indium. Ils ont ensuite réglé précisément la longueur d’onde laser de ces microdisques à une valeur déterminée en effectuant une gravure photochimique dans une solution diluée d’acide sulfurique.
Ils ont également étudié les mécanismes et la dynamique des gravures photochimiques spécifiques (PEC). Enfin, ils ont transféré le réseau de microdisques accordés en longueur d’onde sur un substrat en polydiméthylsiloxane pour produire des particules laser indépendantes et isolées avec différentes longueurs d’onde laser. Le microdisque résultant présente une bande passante ultra large d'émission laser, avec lelasersur la colonne inférieure à 0,6 nm et la particule isolée inférieure à 1,5 nm.
Ouvrir la porte aux applications biomédicales
Ce résultat ouvre la porte à de nombreuses nouvelles applications nanophotoniques et biomédicales. Par exemple, les lasers à microdisques autonomes peuvent servir de codes-barres physico-optiques pour des échantillons biologiques hétérogènes, permettant le marquage de types de cellules spécifiques et le ciblage de molécules spécifiques dans l'analyse multiplex. Le marquage spécifique au type de cellule est actuellement effectué à l'aide de biomarqueurs conventionnels, tels que comme les fluorophores organiques, les points quantiques et les billes fluorescentes, qui ont de larges largeurs de raies d'émission. Ainsi, seuls quelques types de cellules spécifiques peuvent être marqués en même temps. En revanche, l’émission lumineuse à bande ultra-étroite d’un laser à microdisque pourra identifier davantage de types de cellules en même temps.
L’équipe a testé et démontré avec succès des particules laser à microdisque réglées avec précision en tant que biomarqueurs, en les utilisant pour étiqueter les cellules épithéliales mammaires normales cultivées MCF10A. Grâce à leur émission à bande ultra large, ces lasers pourraient potentiellement révolutionner la biodétection, en utilisant des techniques biomédicales et optiques éprouvées telles que l'imagerie cytodynamique, la cytométrie en flux et l'analyse multiomique. La technologie basée sur la gravure PEC marque une avancée majeure dans le domaine des lasers à microdisques. L'évolutivité de la méthode, ainsi que sa précision subnanométrique, ouvrent de nouvelles possibilités pour d'innombrables applications des lasers en nanophotonique et dans les dispositifs biomédicaux, ainsi que pour les codes-barres pour des populations cellulaires spécifiques et des molécules analytiques.
Heure de publication : 29 janvier 2024