एक अमेरिकी टीम माइक्रोडिस्क लेज़रों को ट्यून करने के लिए एक नई विधि का प्रस्ताव करती है

हार्वर्ड मेडिकल स्कूल (एचएमएस) और एमआईटी जनरल हॉस्पिटल की एक संयुक्त शोध टीम का कहना है कि उन्होंने पीईसी एचिंग विधि का उपयोग करके माइक्रोडिस्क लेजर के आउटपुट की ट्यूनिंग हासिल कर ली है, जिससे नैनोफोटोनिक्स और बायोमेडिसिन के लिए एक नया स्रोत "आशाजनक" बन गया है।

(माइक्रोडिस्क लेजर का आउटपुट PEC नक़्क़ाशी विधि द्वारा समायोजित किया जा सकता है)

के खेतों मेंनैनोफोटोनिक्सऔर बायोमेडिसिन, माइक्रोडिस्कपराबैंगनीकिरणऔर नैनोडिस्क लेजर आशाजनक हो गए हैंप्रकाश स्रोतऔर जांच. ऑन-चिप फोटोनिक संचार, ऑन-चिप बायोइमेजिंग, बायोकेमिकल सेंसिंग और क्वांटम फोटॉन सूचना प्रसंस्करण जैसे कई अनुप्रयोगों में, उन्हें तरंग दैर्ध्य और अल्ट्रा-संकीर्ण बैंड सटीकता निर्धारित करने में लेजर आउटपुट प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, बड़े पैमाने पर इस सटीक तरंग दैर्ध्य के माइक्रोडिस्क और नैनोडिस्क लेजर का निर्माण करना चुनौतीपूर्ण बना हुआ है। वर्तमान नैनोफैब्रिकेशन प्रक्रियाएं डिस्क व्यास की यादृच्छिकता का परिचय देती हैं, जिससे लेजर मास प्रोसेसिंग और उत्पादन में एक निर्धारित तरंग दैर्ध्य प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है। अब, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल और मैसाचुसेट्स जनरल हॉस्पिटल के वेलमैन सेंटर के शोधकर्ताओं की एक टीमऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक चिकित्साने एक अभिनव ऑप्टोकेमिकल (पीईसी) नक़्क़ाशी तकनीक विकसित की है जो सबनैनोमीटर सटीकता के साथ माइक्रोडिस्क लेजर की लेजर तरंग दैर्ध्य को सटीक रूप से ट्यून करने में मदद करती है। यह कार्य एडवांस्ड फोटोनिक्स जर्नल में प्रकाशित हुआ है।

फोटोकैमिकल नक़्क़ाशी
रिपोर्टों के अनुसार, टीम की नई विधि सटीक, पूर्व निर्धारित उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य के साथ माइक्रो-डिस्क लेजर और नैनोडिस्क लेजर एरे के निर्माण को सक्षम बनाती है। इस सफलता की कुंजी पीईसी नक़्क़ाशी का उपयोग है, जो माइक्रोडिस्क लेजर की तरंग दैर्ध्य को ठीक करने के लिए एक कुशल और स्केलेबल तरीका प्रदान करता है। उपरोक्त परिणामों में, टीम ने इंडियम फॉस्फाइड स्तंभ संरचना पर सिलिका से ढके इंडियम गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फेटिंग माइक्रोडिस्क को सफलतापूर्वक प्राप्त किया। फिर उन्होंने सल्फ्यूरिक एसिड के पतले घोल में फोटोकैमिकल नक़्क़ाशी करके इन माइक्रोडिस्क की लेजर तरंग दैर्ध्य को एक निर्धारित मूल्य पर सटीक रूप से ट्यून किया।
उन्होंने विशिष्ट फोटोकैमिकल (पीईसी) नक़्क़ाशी के तंत्र और गतिशीलता की भी जांच की। अंत में, उन्होंने विभिन्न लेजर तरंग दैर्ध्य के साथ स्वतंत्र, पृथक लेजर कणों का उत्पादन करने के लिए तरंग दैर्ध्य-ट्यूनेड माइक्रोडिस्क सरणी को पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन सब्सट्रेट पर स्थानांतरित कर दिया। परिणामी माइक्रोडिस्क लेजर उत्सर्जन की एक अल्ट्रा-वाइडबैंड बैंडविड्थ दिखाती हैलेज़रस्तंभ पर 0.6 एनएम से कम और पृथक कण 1.5 एनएम से कम।

बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के लिए द्वार खोलना
यह परिणाम कई नए नैनोफोटोनिक्स और बायोमेडिकल अनुप्रयोगों के द्वार खोलता है। उदाहरण के लिए, स्टैंड-अलोन माइक्रोडिस्क लेज़र विषम जैविक नमूनों के लिए भौतिक-ऑप्टिकल बारकोड के रूप में काम कर सकते हैं, जो विशिष्ट सेल प्रकारों की लेबलिंग और मल्टीप्लेक्स विश्लेषण में विशिष्ट अणुओं को लक्षित करने में सक्षम बनाते हैं। सेल प्रकार-विशिष्ट लेबलिंग वर्तमान में पारंपरिक बायोमार्कर का उपयोग करके किया जाता है, जैसे कार्बनिक फ़्लोरोफ़ोर्स, क्वांटम डॉट्स और फ़्लोरोसेंट मोतियों के रूप में, जिनमें व्यापक उत्सर्जन लाइनविड्थ हैं। इस प्रकार, केवल कुछ विशिष्ट सेल प्रकारों को एक ही समय में लेबल किया जा सकता है। इसके विपरीत, माइक्रोडिस्क लेजर का अल्ट्रा-संकीर्ण बैंड प्रकाश उत्सर्जन एक ही समय में अधिक सेल प्रकारों की पहचान करने में सक्षम होगा।
टीम ने बायोमार्कर के रूप में सटीक रूप से ट्यून किए गए माइक्रोडिस्क लेजर कणों का परीक्षण और सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया, उनका उपयोग सुसंस्कृत सामान्य स्तन उपकला कोशिकाओं MCF10A को लेबल करने के लिए किया। अपने अल्ट्रा-वाइडबैंड उत्सर्जन के साथ, ये लेजर साइटोडायनामिक इमेजिंग, फ्लो साइटोमेट्री और मल्टी-ओमिक्स विश्लेषण जैसी सिद्ध बायोमेडिकल और ऑप्टिकल तकनीकों का उपयोग करके संभावित रूप से बायोसेंसिंग में क्रांति ला सकते हैं। पीईसी नक़्क़ाशी पर आधारित तकनीक माइक्रोडिस्क लेज़रों में एक प्रमुख प्रगति का प्रतीक है। विधि की स्केलेबिलिटी, साथ ही इसकी सबनैनोमीटर परिशुद्धता, नैनोफोटोनिक्स और बायोमेडिकल उपकरणों में लेजर के अनगिनत अनुप्रयोगों के साथ-साथ विशिष्ट सेल आबादी और विश्लेषणात्मक अणुओं के लिए बारकोड के लिए नई संभावनाएं खोलती है।