미국 연구팀이 마이크로디스크 레이저 튜닝을 위한 새로운 방법을 제안했습니다.

하버드 의과대학(HMS)과 MIT 종합병원의 공동 연구팀은 PEC 에칭 방식을 이용해 마이크로디스크 레이저의 출력 조절에 성공했다고 밝혔으며, 이는 나노광학 및 생물의학 분야에 "유망한" 새로운 광원이 될 수 있다고 덧붙였습니다.

(마이크로디스크 레이저의 출력은 PEC 에칭 방식을 통해 조절할 수 있다.)

들판에서나노포토닉스그리고 생물의학, 마이크로디스크레이저그리고 나노디스크 레이저는 유망한 기술로 떠오르고 있습니다.광원그리고 프로브. 온칩 광자 통신, 온칩 바이오 이미징, 생화학 센싱, 양자 ​​광자 정보 처리와 같은 여러 응용 분야에서 레이저 출력을 특정 파장과 초협대역 정확도로 구현해야 합니다. 그러나 이처럼 정밀한 파장을 가진 마이크로디스크 및 나노디스크 레이저를 대량 생산하는 것은 여전히 ​​어려운 과제입니다. 현재의 나노 제작 공정은 디스크 직경의 무작위성을 유발하여 레이저 대량 생산에서 특정 파장을 얻기 어렵게 만듭니다. 이제 하버드 의과대학과 매사추세츠 종합병원 웰먼 센터의 연구팀이 이 문제를 해결하기 위한 연구를 진행했습니다.광전자 의학연구팀은 마이크로디스크 레이저의 레이저 파장을 나노미터 이하 정확도로 정밀하게 조정할 수 있는 혁신적인 광화학(PEC) 에칭 기술을 개발했습니다. 이 연구는 학술지 Advanced Photonics에 게재되었습니다.

광화학적 에칭
보도에 따르면, 연구팀의 새로운 방법은 정밀하게 미리 정해진 방출 파장을 갖는 마이크로디스크 레이저와 나노디스크 레이저 어레이를 제작할 수 있게 해줍니다. 이 획기적인 기술의 핵심은 광화학적 에칭(PEC 에칭)을 활용한 것으로, 이는 마이크로디스크 레이저의 파장을 효율적이고 확장 가능한 방식으로 미세 조정할 수 있는 방법입니다. 위의 결과에서, 연구팀은 인화인(IPO) 기둥 구조 위에 실리카로 코팅된 인화갈륨비소(IGA) 마이크로디스크를 성공적으로 제작했습니다. 그런 다음, 묽은 황산 용액에서 광화학적 에칭을 수행하여 이 마이크로디스크의 레이저 파장을 특정 값으로 정밀하게 조정했습니다.
또한, 특정 광화학(PEC) 에칭의 메커니즘과 동역학을 조사했습니다. 마지막으로, 파장 조절이 가능한 마이크로디스크 어레이를 폴리디메틸실록산 기판으로 전사하여 서로 다른 레이저 파장을 가진 독립적이고 분리된 레이저 입자를 생성했습니다. 결과적으로 얻어진 마이크로디스크는 초광대역 레이저 방출 대역폭을 보여줍니다.원자 램프컬럼 상의 크기는 0.6nm 미만이고, 분리된 입자의 크기는 1.5nm 미만입니다.

생의학 응용 분야의 문을 열다
이 결과는 나노광학 및 생의학 분야에서 다양한 새로운 응용 가능성을 열어줍니다. 예를 들어, 독립형 마이크로디스크 레이저는 이질적인 생물학적 시료에 대한 물리광학적 바코드 역할을 하여 특정 세포 유형을 표지하고 다중 분석에서 특정 분자를 표적화할 수 있습니다. 현재 세포 유형별 표지는 유기 형광체, 양자점, 형광 비드와 같은 넓은 발광 선폭을 가진 기존 바이오마커를 사용하여 수행되므로 동시에 몇 가지 특정 세포 유형만 표지할 수 있습니다. 이와 대조적으로, 마이크로디스크 레이저의 초협대역 발광은 더 많은 세포 유형을 동시에 식별할 수 있게 해줍니다.
연구팀은 정밀하게 조정된 마이크로디스크 레이저 입자를 바이오마커로 활용하여 배양된 정상 유방 상피세포인 MCF10A 세포를 표지하는 데 성공했습니다. 초광대역 방출 특성을 지닌 이 레이저는 세포역학 영상, 유세포 분석, 다중 오믹스 분석 등 검증된 생의학 및 광학 기술을 사용하여 바이오센싱 분야에 혁명을 일으킬 잠재력을 지니고 있습니다. PEC 에칭 기반의 이 기술은 마이크로디스크 레이저 분야에서 중요한 진전을 의미합니다. 확장성과 나노미터 이하의 정밀도를 갖춘 이 방법은 나노광학 및 생의학 기기 분야는 물론 특정 세포 집단 및 분석 분자를 위한 바코드 등 수많은 레이저 응용 분야에 새로운 가능성을 열어줍니다.