एक अमेरिकी टीम ने माइक्रोडिस्क लेज़रों को ट्यून करने की एक नई विधि प्रस्तावित की है

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

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

के क्षेत्रों मेंनैनोफोटोनिक्सऔर बायोमेडिसिन, माइक्रोडिस्कपराबैंगनीकिरणऔर नैनोडिस्क लेज़र आशाजनक हो गए हैंप्रकाश स्रोतऔर प्रोब्स। ऑन-चिप फोटोनिक संचार, ऑन-चिप बायोइमेजिंग, जैव रासायनिक संवेदन और क्वांटम फोटॉन सूचना प्रसंस्करण जैसे कई अनुप्रयोगों में, उन्हें तरंगदैर्ध्य और अति-संकीर्ण बैंड सटीकता निर्धारित करने में लेज़र आउटपुट प्राप्त करने की आवश्यकता होती है। हालाँकि, इस सटीक तरंगदैर्ध्य के माइक्रोडिस्क और नैनोडिस्क लेज़रों का बड़े पैमाने पर निर्माण करना अभी भी चुनौतीपूर्ण है। वर्तमान नैनोफैब्रिकेशन प्रक्रियाएँ डिस्क व्यास की यादृच्छिकता लाती हैं, जिससे लेज़र द्रव्यमान प्रसंस्करण और उत्पादन में एक निश्चित तरंगदैर्ध्य प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है। अब, हार्वर्ड मेडिकल स्कूल और मैसाचुसेट्स जनरल हॉस्पिटल के वेलमैन सेंटर फॉरऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक चिकित्साने एक अभिनव ऑप्टोकेमिकल (पीईसी) एचिंग तकनीक विकसित की है जो सबनैनोमीटर सटीकता के साथ माइक्रोडिस्क लेज़र की लेज़र तरंगदैर्ध्य को सटीक रूप से ट्यून करने में मदद करती है। यह शोध एडवांस्ड फोटोनिक्स पत्रिका में प्रकाशित हुआ है।

प्रकाश रासायनिक नक़्क़ाशी
रिपोर्टों के अनुसार, टीम की नई विधि सटीक, पूर्वनिर्धारित उत्सर्जन तरंगदैर्ध्य वाले माइक्रो-डिस्क लेज़र और नैनोडिस्क लेज़र एरे के निर्माण को सक्षम बनाती है। इस सफलता की कुंजी PEC एचिंग का उपयोग है, जो माइक्रोडिस्क लेज़र की तरंगदैर्ध्य को ठीक करने का एक कुशल और मापनीय तरीका प्रदान करता है। उपरोक्त परिणामों में, टीम ने इंडियम फॉस्फाइड स्तंभ संरचना पर सिलिका से आच्छादित इंडियम गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फेटिंग माइक्रोडिस्क सफलतापूर्वक प्राप्त किए। फिर उन्होंने सल्फ्यूरिक अम्ल के तनु विलयन में प्रकाश रासायनिक एचिंग करके इन माइक्रोडिस्क की लेज़र तरंगदैर्ध्य को एक निर्धारित मान पर सटीक रूप से समायोजित किया।
उन्होंने विशिष्ट प्रकाश-रासायनिक (पीईसी) नक्काशी की क्रियाविधि और गतिकी का भी अध्ययन किया। अंततः, उन्होंने तरंगदैर्घ्य-संयोजित माइक्रोडिस्क सरणी को एक पॉलीडाइमिथाइलसिलोक्सेन सब्सट्रेट पर स्थानांतरित किया ताकि विभिन्न लेज़र तरंगदैर्घ्य वाले स्वतंत्र, पृथक लेज़र कण उत्पन्न किए जा सकें। परिणामी माइक्रोडिस्क लेज़र उत्सर्जन की एक अल्ट्रा-वाइडबैंड बैंडविड्थ प्रदर्शित करता है, जिसमेंलेज़रस्तंभ पर 0.6 एनएम से कम और पृथक कण पर 1.5 एनएम से कम।

जैव-चिकित्सा अनुप्रयोगों के 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 कार्य कर सकते हैं, जिससे विशिष्ट कोशिका प्रकारों का लेबलिंग और मल्टीप्लेक्स विश्लेषण में विशिष्ट अणुओं का लक्ष्यीकरण संभव हो सकता है। कोशिका प्रकार-विशिष्ट लेबलिंग वर्तमान में पारंपरिक बायोमार्करों, जैसे कार्बनिक फ्लोरोफोर, क्वांटम डॉट्स और फ्लोरोसेंट बीड्स का उपयोग करके की जाती है, जिनकी उत्सर्जन रेखा चौड़ाई व्यापक होती है। इस प्रकार, एक ही समय में केवल कुछ विशिष्ट कोशिका प्रकारों का ही लेबलिंग किया जा सकता है। इसके विपरीत, एक माइक्रोडिस्क लेज़र का अति-संकीर्ण बैंड प्रकाश उत्सर्जन एक ही समय में अधिक कोशिका प्रकारों की पहचान करने में सक्षम होगा।
टीम ने सटीक रूप से ट्यून किए गए माइक्रोडिस्क लेज़र कणों का परीक्षण किया और उन्हें बायोमार्कर के रूप में सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया, और उनका उपयोग संवर्धित सामान्य स्तन उपकला कोशिकाओं MCF10A को लेबल करने के लिए किया। अपने अल्ट्रा-वाइडबैंड उत्सर्जन के साथ, ये लेज़र साइटोडायनामिक इमेजिंग, फ्लो साइटोमेट्री और मल्टी-ओमिक्स विश्लेषण जैसी सिद्ध बायोमेडिकल और ऑप्टिकल तकनीकों का उपयोग करके बायोसेंसिंग में क्रांति ला सकते हैं। PEC एचिंग पर आधारित यह तकनीक माइक्रोडिस्क लेज़रों में एक बड़ी प्रगति का प्रतीक है। इस विधि की मापनीयता और इसकी सबनैनोमीटर परिशुद्धता, नैनोफोटोनिक्स और बायोमेडिकल उपकरणों में लेज़रों के अनगिनत अनुप्रयोगों के साथ-साथ विशिष्ट कोशिका समूहों और विश्लेषणात्मक अणुओं के लिए बारकोड के लिए नई संभावनाओं के द्वार खोलती है।