ทีมวิจัยจากสหรัฐอเมริกาเสนอวิธีการใหม่ในการปรับแต่งเลเซอร์ไมโครดิสก์

ทีมวิจัยร่วมจาก Harvard Medical School (HMS) และ MIT General Hospital กล่าวว่า พวกเขาประสบความสำเร็จในการปรับแต่งเอาต์พุตของเลเซอร์ไมโครดิสก์โดยใช้วิธีการกัดเซาะด้วยไฟฟ้าเคมี (PEC etching) ซึ่งทำให้ได้แหล่งกำเนิดแสงใหม่สำหรับนาโนโฟโตนิกส์และชีวการแพทย์ที่มี "อนาคตสดใส"

(สามารถปรับกำลังส่งของเลเซอร์ไมโครดิสก์ได้โดยใช้วิธีการกัดเซาะด้วยไฟฟ้าเคมี (PEC etching))

ในสาขาต่างๆนาโนโฟโตนิกส์และชีวการแพทย์ ไมโครดิสก์เลเซอร์และเลเซอร์นาโนดิสก์ก็ดูมีแนวโน้มที่น่าสนใจแหล่งกำเนิดแสงและโพรบ ในการใช้งานหลายอย่าง เช่น การสื่อสารด้วยแสงบนชิป การถ่ายภาพทางชีวภาพบนชิป การตรวจจับทางชีวเคมี และการประมวลผลข้อมูลโฟตอนควอนตัม จำเป็นต้องได้เอาต์พุตเลเซอร์ที่มีความแม่นยำในการกำหนดความยาวคลื่นและแถบความถี่แคบมาก อย่างไรก็ตาม การผลิตเลเซอร์ไมโครดิสก์และนาโนดิสก์ที่มีความยาวคลื่นแม่นยำเช่นนี้ในปริมาณมากยังคงเป็นเรื่องท้าทาย กระบวนการผลิตระดับนาโนในปัจจุบันทำให้เส้นผ่านศูนย์กลางของดิสก์ไม่แน่นอน ซึ่งทำให้ยากต่อการได้ความยาวคลื่นที่กำหนดไว้ในการประมวลผลและการผลิตเลเซอร์ในปริมาณมาก ขณะนี้ ทีมวิจัยจาก Harvard Medical School และ Wellman Center ของ Massachusetts General Hospital กำลังดำเนินการเพื่อค้นพบวิธีแก้ไขปัญหานี้การแพทย์ด้านออปโตอิเล็กทรอนิกส์ได้พัฒนาเทคนิคการกัดเซาะด้วยแสงเคมี (PEC) ที่ล้ำสมัย ซึ่งช่วยในการปรับความยาวคลื่นของเลเซอร์ไมโครดิสก์ได้อย่างแม่นยำในระดับต่ำกว่านาโนเมตร ผลงานนี้ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร Advanced Photonics

การกัดเซาะด้วยแสงเคมี
จากรายงาน ทีมวิจัยได้พัฒนาวิธีการใหม่ที่ทำให้สามารถผลิตเลเซอร์ไมโครดิสก์และอาร์เรย์เลเซอร์นาโนดิสก์ที่มีความยาวคลื่นการปล่อยแสงที่แม่นยำและกำหนดไว้ล่วงหน้าได้ หัวใจสำคัญของความก้าวหน้านี้คือการใช้การกัดด้วยกระบวนการทางเคมีแสง (PEC etching) ซึ่งเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพและปรับขนาดได้สำหรับการปรับความยาวคลื่นของเลเซอร์ไมโครดิสก์ จากผลการทดลองข้างต้น ทีมวิจัยประสบความสำเร็จในการสร้างไมโครดิสก์ที่เคลือบด้วยอินเดียมแกลเลียมอาร์เซไนด์และซิลิกาบนโครงสร้างคอลัมน์อินเดียมฟอสไฟด์ จากนั้นจึงปรับความยาวคลื่นของเลเซอร์ไมโครดิสก์เหล่านี้ให้แม่นยำตามค่าที่กำหนดโดยการกัดด้วยกระบวนการทางเคมีแสงในสารละลายกรดซัลฟิวริกเจือจาง
นอกจากนี้ พวกเขายังศึกษาถึงกลไกและพลวัตของการกัดเซาะด้วยแสงเคมี (PEC) ที่เฉพาะเจาะจง สุดท้าย พวกเขาได้ถ่ายโอนอาร์เรย์ไมโครดิสก์ที่ปรับความยาวคลื่นแล้วไปยังพื้นผิวโพลีไดเมทิลไซลอกเซนเพื่อสร้างอนุภาคเลเซอร์อิสระที่แยกจากกันซึ่งมีความยาวคลื่นเลเซอร์ต่างกัน ไมโครดิสก์ที่ได้แสดงให้เห็นถึงแบนด์วิดท์การปล่อยแสงเลเซอร์ที่กว้างมากเป็นพิเศษเลเซอร์บนคอลัมน์มีขนาดเล็กกว่า 0.6 นาโนเมตร และอนุภาคที่แยกออกมามีขนาดเล็กกว่า 1.5 นาโนเมตร

เปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้ในด้านชีวการแพทย์
ผลลัพธ์นี้เปิดประตูสู่การประยุกต์ใช้ในด้านนาโนโฟโตนิกส์และชีวการแพทย์ใหม่ๆ มากมาย ตัวอย่างเช่น เลเซอร์ไมโครดิสก์แบบเดี่ยวๆ สามารถทำหน้าที่เป็นบาร์โค้ดทางกายภาพและแสงสำหรับตัวอย่างทางชีวภาพที่หลากหลาย ทำให้สามารถติดฉลากเซลล์ชนิดเฉพาะและกำหนดเป้าหมายโมเลกุลเฉพาะในการวิเคราะห์แบบมัลติเพล็กซ์ได้ ปัจจุบัน การติดฉลากเซลล์ชนิดเฉพาะทำได้โดยใช้ไบโอมาร์กเกอร์แบบดั้งเดิม เช่น ฟลูออโรฟอร์อินทรีย์ ควอนตัมดอท และลูกปัดเรืองแสง ซึ่งมีแถบการปล่อยแสงที่กว้าง ดังนั้นจึงสามารถติดฉลากเซลล์ชนิดเฉพาะได้เพียงไม่กี่ชนิดในเวลาเดียวกัน ในทางตรงกันข้าม การปล่อยแสงแบบแถบแคบพิเศษของเลเซอร์ไมโครดิสก์จะสามารถระบุเซลล์ได้มากขึ้นในเวลาเดียวกัน
ทีมวิจัยได้ทดสอบและสาธิตให้เห็นถึงอนุภาคเลเซอร์ไมโครดิสก์ที่ปรับแต่งได้อย่างแม่นยำในฐานะไบโอมาร์กเกอร์ โดยใช้ในการติดฉลากเซลล์เยื่อบุผิวเต้านมปกติ MCF10A ที่เพาะเลี้ยง ด้วยการปล่อยแสงในช่วงคลื่นความถี่กว้างพิเศษ เลเซอร์เหล่านี้อาจปฏิวัติวงการตรวจวัดทางชีวภาพ โดยใช้เทคนิคทางชีวการแพทย์และทางแสงที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว เช่น การถ่ายภาพไซโตไดนามิก การตรวจวัดการไหลของเซลล์ และการวิเคราะห์แบบมัลติโอมิกส์ เทคโนโลยีที่ใช้การกัดเซาะด้วย PEC ถือเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านเลเซอร์ไมโครดิสก์ ความสามารถในการขยายขนาดของวิธีการนี้ รวมถึงความแม่นยำระดับซับนาโนเมตร เปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับการใช้งานเลเซอร์มากมายในด้านนาโนโฟโตนิกส์และอุปกรณ์ทางการแพทย์ ตลอดจนบาร์โค้ดสำหรับประชากรเซลล์เฉพาะและโมเลกุลสำหรับการวิเคราะห์