하버드 의대(HMS)와 MIT 종합병원의 공동 연구팀은 PEC 에칭 방법을 사용하여 마이크로디스크 레이저의 출력을 조정하는 데 성공했으며, 나노광자공학 및 생물의학 분야의 새로운 원천을 "유망"하게 만들었다고 밝혔습니다.
(마이크로디스크 레이저의 출력은 PEC 에칭 방식으로 조절 가능합니다)
의 분야에서나노포토닉스그리고 생물의학, 마이크로디스크레이저그리고 나노디스크 레이저가 유망해졌습니다.광원및 프로브. 온칩 광자 통신, 온칩 바이오 이미징, 생화학 센싱, 양자 광자 정보 처리와 같은 여러 응용 분야에서는 파장 결정 및 초협대역 정확도를 위한 레이저 출력을 확보해야 합니다. 그러나 이처럼 정밀한 파장의 마이크로디스크 및 나노디스크 레이저를 대량으로 제조하는 것은 여전히 어려운 과제입니다. 현재의 나노 제조 공정은 디스크 직경의 무작위성을 초래하여 레이저 대량 처리 및 생산에서 정해진 파장을 얻기 어렵게 만듭니다. 이제 하버드 의과대학과 매사추세츠 종합병원 웰먼 센터의 연구진은광전자 의학마이크로디스크 레이저의 레이저 파장을 나노미터 미만의 정확도로 정밀하게 조정할 수 있는 혁신적인 광화학(PEC) 에칭 기술을 개발했습니다. 이 연구는 Advanced Photonics 저널에 게재되었습니다.
광화학 에칭
보고에 따르면, 연구팀의 새로운 방법은 정밀하고 미리 정해진 방출 파장을 갖는 마이크로 디스크 레이저와 나노디스크 레이저 어레이를 제작할 수 있게 해준다고 합니다. 이 획기적인 기술의 핵심은 PEC 에칭을 사용하는 것으로, 마이크로디스크 레이저의 파장을 미세 조정할 수 있는 효율적이고 확장 가능한 방법을 제공합니다. 위 결과에서 연구팀은 인듐 인화물 컬럼 구조에 실리카로 코팅된 인듐 갈륨 비소화 인산염 마이크로디스크를 성공적으로 제조했습니다. 그런 다음, 희석된 황산 용액에서 광화학 에칭을 수행하여 이 마이크로디스크의 레이저 파장을 정해진 값으로 정밀하게 조정했습니다.
또한 특정 광화학(PEC) 에칭의 메커니즘과 역학을 연구했습니다. 마지막으로, 파장 조정된 마이크로디스크 배열을 폴리디메틸실록산 기판에 전사하여 서로 다른 레이저 파장을 가진 독립적이고 분리된 레이저 입자를 생성했습니다. 그 결과 생성된 마이크로디스크는 초광대역 대역폭의 레이저 방출을 보이며,원자 램프컬럼에서 0.6nm 미만, 분리된 입자는 1.5nm 미만입니다.
생물의학 응용 분야의 문을 열다
이 결과는 많은 새로운 나노포토닉스 및 생의학 응용 분야의 문을 열어줍니다. 예를 들어, 독립형 마이크로디스크 레이저는 이질적인 생물학적 샘플의 물리광학적 바코드 역할을 하여 특정 세포 유형의 표지와 다중 분석에서 특정 분자의 표적화를 가능하게 합니다. 세포 유형별 표지는 현재 유기 형광체, 양자점, 형광 비드와 같이 방출 선폭이 넓은 기존의 바이오마커를 사용하여 수행됩니다. 따라서 동시에 몇 가지 특정 세포 유형만 표지할 수 있습니다. 이와는 대조적으로, 마이크로디스크 레이저의 초협대역 광 방출은 동시에 더 많은 세포 유형을 식별할 수 있습니다.
연구팀은 정밀하게 조정된 마이크로디스크 레이저 입자를 바이오마커로 시험하고 성공적으로 시연하여 배양된 정상 유방 상피세포인 MCF10A를 표지하는 데 활용했습니다. 초광대역 방출을 자랑하는 이 레이저는 세포역학적 영상, 유세포 분석, 다중 오믹스 분석과 같은 검증된 생의학 및 광학 기술을 활용하여 바이오센싱 분야에 혁신을 가져올 잠재력을 가지고 있습니다. PEC 에칭 기반 기술은 마이크로디스크 레이저 분야의 중요한 발전을 보여줍니다. 이 기술의 확장성과 나노미터 미만의 정밀도는 나노포토닉스 및 생의학 기기뿐 아니라 특정 세포 집단 및 분석 분자에 대한 바코드 제작 등 레이저의 무궁무진한 응용 분야에 새로운 가능성을 열어줍니다.
게시 시간: 2024년 1월 29일