ทีมงานชาวอเมริกันเสนอวิธีการใหม่ในการปรับเลเซอร์ไมโครดิสก์

ทีมวิจัยร่วมจาก Harvard Medical School (HMS) และ MIT General Hospital กล่าวว่าพวกเขาประสบความสำเร็จในการปรับเอาต์พุตของไมโครดิสก์เลเซอร์โดยใช้วิธีการแกะสลัก PEC ทำให้เกิดแหล่งใหม่สำหรับนาโนโฟโตนิกส์และชีวการแพทย์ที่ "มีแนวโน้ม"

(เอาต์พุตของไมโครดิสก์เลเซอร์สามารถปรับได้โดยวิธีการแกะสลัก PEC)

ในด้านของนาโนโฟโตนิกส์และชีวการแพทย์ ไมโครดิสก์เลเซอร์และเลเซอร์นาโนดิสก์ก็มีแนวโน้มที่ดีแหล่งกำเนิดแสงและโพรบ ในการใช้งานหลายอย่าง เช่น การสื่อสารโฟโตนิกบนชิป การสร้างภาพทางชีวภาพบนชิป การตรวจจับทางชีวเคมี และการประมวลผลข้อมูลโฟตอนควอนตัม สิ่งเหล่านี้จำเป็นต้องบรรลุเอาท์พุตเลเซอร์ในการกำหนดความยาวคลื่นและความแม่นยำของแถบความถี่ที่แคบเป็นพิเศษ อย่างไรก็ตาม การผลิตไมโครดิสก์และนาโนดิสก์เลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่แม่นยำนี้ในขนาดใหญ่ยังคงเป็นเรื่องที่ท้าทาย กระบวนการนาโนแฟบริคในปัจจุบันทำให้เกิดการสุ่มของเส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นดิสก์ ซึ่งทำให้ยากต่อการได้รับความยาวคลื่นที่กำหนดในการประมวลผลและการผลิตมวลด้วยเลเซอร์ ปัจจุบัน ทีมนักวิจัยจาก Harvard Medical School และ Wellman Center ของ Massachusetts General Hospital สำหรับการแพทย์ออปโตอิเล็กทรอนิกส์ได้พัฒนาเทคนิคการแกะสลักด้วยแสงออพโตเคมี (PEC) ที่เป็นนวัตกรรมใหม่ ซึ่งช่วยปรับความยาวคลื่นเลเซอร์ของไมโครดิสก์เลเซอร์ได้อย่างแม่นยำด้วยความแม่นยำระดับต่ำกว่านาโนเมตร งานนี้ตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Photonics

การแกะสลักด้วยแสงเคมี
ตามรายงาน วิธีการใหม่ของทีมช่วยให้สามารถผลิตเลเซอร์ดิสก์ขนาดเล็กและอาร์เรย์เลเซอร์นาโนดิสก์ที่มีความยาวคลื่นการปล่อยก๊าซที่แม่นยำและกำหนดไว้ล่วงหน้า กุญแจสำคัญในความก้าวหน้านี้คือการใช้การแกะสลัก PEC ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและปรับขนาดได้เพื่อปรับแต่งความยาวคลื่นของเลเซอร์ไมโครดิสก์ จากผลลัพธ์ข้างต้น ทีมงานประสบความสำเร็จในการได้รับไมโครดิสก์ฟอสเฟตของอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์ที่เคลือบด้วยซิลิกาบนโครงสร้างคอลัมน์ของอินเดียมฟอสไฟด์ จากนั้นพวกเขาจึงปรับความยาวคลื่นเลเซอร์ของไมโครดิสก์เหล่านี้อย่างแม่นยำเพื่อให้ได้ค่าที่กำหนดโดยทำการแกะสลักด้วยแสงเคมีในสารละลายกรดซัลฟิวริกเจือจาง
พวกเขายังได้ตรวจสอบกลไกและพลวัตของการแกะสลักด้วยโฟโตเคมีคอล (PEC) ที่เฉพาะเจาะจง ในที่สุด พวกเขาถ่ายโอนอาร์เรย์ไมโครดิสก์ที่ปรับความยาวคลื่นไปยังสารตั้งต้น polydimethylsiloxane เพื่อสร้างอนุภาคเลเซอร์อิสระที่แยกได้ซึ่งมีความยาวคลื่นเลเซอร์ที่แตกต่างกัน ไมโครดิสก์ที่ได้จะแสดงแบนด์วิธแบนด์วิดธ์อัลตร้าไวด์ของการปล่อยเลเซอร์ พร้อมด้วยเลเซอร์บนคอลัมน์น้อยกว่า 0.6 นาโนเมตร และอนุภาคที่แยกได้น้อยกว่า 1.5 นาโนเมตร

เปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้ชีวการแพทย์
ผลลัพธ์นี้เปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้นาโนโฟโตนิกส์และชีวการแพทย์ใหม่ๆ มากมาย ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ไมโครดิสก์แบบสแตนด์อโลนสามารถทำหน้าที่เป็นบาร์โค้ดทางกายภาพและแสงสำหรับตัวอย่างทางชีววิทยาที่แตกต่างกัน ทำให้สามารถติดฉลากประเภทเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงและการกำหนดเป้าหมายของโมเลกุลเฉพาะในการวิเคราะห์แบบมัลติเพล็กซ์ ขณะนี้การติดฉลากเฉพาะประเภทเซลล์ดำเนินการโดยใช้ตัวบ่งชี้ทางชีวภาพทั่วไป เช่น เช่นฟลูออโรฟอร์อินทรีย์ จุดควอนตัม และเม็ดบีดฟลูออเรสเซนต์ ซึ่งมีเส้นปล่อยรังสีที่กว้าง ดังนั้นจึงสามารถติดป้ายกำกับเซลล์เฉพาะบางประเภทได้ในเวลาเดียวกัน ในทางตรงกันข้าม การปล่อยแสงในย่านความถี่แคบเป็นพิเศษของไมโครดิสก์เลเซอร์ จะสามารถระบุประเภทเซลล์ได้มากขึ้นในเวลาเดียวกัน
ทีมงานทดสอบและสาธิตอนุภาคเลเซอร์ไมโครดิสก์ที่ได้รับการปรับแต่งอย่างแม่นยำเพื่อเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ โดยใช้อนุภาคเหล่านี้เพื่อติดฉลากเซลล์เยื่อบุเต้านมปกติ MCF10A ที่เพาะเลี้ยง ด้วยการปล่อยคลื่นความถี่กว้างพิเศษ เลเซอร์เหล่านี้อาจปฏิวัติการตรวจจับทางชีวภาพ โดยใช้เทคนิคทางชีวการแพทย์และการมองเห็นที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว เช่น การสร้างภาพไซโตไดนามิกส์ โฟลไซโตเมทรี และการวิเคราะห์แบบมัลติโอมิกส์ เทคโนโลยีที่ใช้การแกะสลัก PEC ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในไมโครดิสก์เลเซอร์ ความสามารถในการปรับขนาดของวิธีการตลอดจนความแม่นยำของ Subnanometer ทำให้เกิดความเป็นไปได้ใหม่ๆ สำหรับการใช้งานเลเซอร์จำนวนนับไม่ถ้วนในนาโนโฟโตนิกส์และอุปกรณ์ชีวการแพทย์ ตลอดจนบาร์โค้ดสำหรับประชากรเซลล์ที่เฉพาะเจาะจงและโมเลกุลในการวิเคราะห์