अमेरिकी टीम ने माइक्रोडिस्क लेजर को ट्यून करने के लिए पीईसी ईच-आधारित विधि विकसित की है

हाल ही में, संयुक्त राज्य अमेरिका में हार्वर्ड मेडिकल स्कूल (एचएमएस) और एमआईटी जनरल अस्पताल की एक संयुक्त शोध टीम ने कहा कि उन्होंने पीईसी नक़्क़ाशी का उपयोग करके माइक्रोडिस्क लेजर आउटपुट की ट्यूनिंग का एहसास किया है, जो नैनोफोटोनिक्स और बायोमेडिसिन का एक नया स्रोत "बहुत आशाजनक" बनाता है।
माइक्रोडिस्क लेजर और नैनोडिस्क लेजर नैनोफोटोनिक्स और बायोमेडिसिन जैसे क्षेत्रों में एक आशाजनक प्रकाश स्रोत और जांच के रूप में उभरे हैं। कई अनुप्रयोगों में, जैसे ऑन-चिप फोटोनिक संचार, ऑन-चिप बायोइमेजिंग, बायोकेमिकल सेंसिंग और क्वांटम फोटोनिक सूचना प्रसंस्करण, उन्हें एक परिभाषित तरंग दैर्ध्य पर और अल्ट्रा-नैरोबैंड परिशुद्धता के साथ लेजर आउटपुट की आवश्यकता होती है। हालाँकि, ऐसे सटीक तरंग दैर्ध्य सूक्ष्म और नैनोडिस्क लेजर का बड़े पैमाने पर निर्माण चुनौतीपूर्ण बना हुआ है। वर्तमान नैनोफैब्रिकेशन प्रक्रियाएं डिस्क व्यास में यादृच्छिकता लाती हैं, जिससे लेजर उच्च-मात्रा प्रसंस्करण और उत्पादन में सेट तरंग दैर्ध्य प्राप्त करना मुश्किल हो जाता है।
और अब, मैसाचुसेट्स जनरल अस्पताल में हार्वर्ड मेडिकल स्कूल और वेलमैन सेंटर फॉर फोटोमेडिसिन के शोधकर्ताओं के एक समूह ने एक अभिनव फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल (पीईसी) नक़्क़ाशी तकनीक विकसित की है जो उप-नैनोमीटर परिशुद्धता के साथ माइक्रोडिस्क लेजर के लेजर तरंग दैर्ध्य को सटीक रूप से ट्यून करने में मदद करती है।
परिणाम एडवांस्ड फोटोनिक्स जर्नल में प्रकाशित हुए हैं।
फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल नक़्क़ाशी
रिपोर्ट के अनुसार, समूह का नया दृष्टिकोण सटीक, पूर्व निर्धारित उत्सर्जन तरंग दैर्ध्य के साथ माइक्रोडिस्क लेजर और नैनोडिस्क लेजर सरणियों के निर्माण को सक्षम बनाता 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 इंडियम फॉस्फाइड स्तंभ संरचनाओं पर सिलिकॉन डाइऑक्साइड से ढके इंडियम गैलियम आर्सेनाइड फॉस्फाइड माइक्रोडिस्क प्राप्त करने में सफल रही। फिर उन्होंने तनु सल्फ्यूरिक एसिड घोल में फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल नक़्क़ाशी द्वारा इन माइक्रोडिस्क की लेजर तरंग दैर्ध्य को परिभाषित मूल्यों पर सटीक रूप से ट्यून किया।
उन्होंने विशिष्ट फोटोइलेक्ट्रोकेमिकल (पीईसी) नक़्क़ाशी के तंत्र और गतिशीलता की भी जांच की। अंत में, उन्होंने अलग-अलग लेजर तरंग दैर्ध्य के साथ अलग, पृथक लेजर कणों का उत्पादन करने के लिए तरंग दैर्ध्य-ट्यूनेड माइक्रोडिस्क सरणियों को पॉलीडिमिथाइलसिलोक्सेन सब्सट्रेट पर स्थानांतरित कर दिया।
परिणामी माइक्रोडिस्क लेजर उत्सर्जन की एक अल्ट्रा-ब्रॉडबैंड बैंडविड्थ दिखाते हैं, जिसमें ऑन-कॉलम लेजर 0.6 एनएम से कम और पृथक कण 1.5 एनएम से कम होते हैं।
बायोमेडिकल और अन्य अनुप्रयोगों के लिए द्वार खोलना
यह परिणाम कई नए नैनोफोटोनिक 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 सेल-प्रकार-विशिष्ट लेबलिंग और मल्टीप्लेक्स विश्लेषण में विशिष्ट अणुओं को लक्षित करने में सक्षम बनाते हैं।
सेल प्रकार-विशिष्ट लेबलिंग वर्तमान में पारंपरिक बायोमार्कर जैसे कार्बनिक फ्लोरोफोरस, क्वांटम डॉट्स और फ्लोरोसेंट मोतियों का उपयोग करके किया जाता है, जिनमें व्यापक उत्सर्जन लाइनविड्थ होते हैं।
परिणामस्वरूप, केवल कुछ विशिष्ट सेल प्रकारों को एक साथ लेबल किया जा सकता है। इसके विपरीत, माइक्रोडिस्क लेजर का अल्ट्रा-नैरोबैंड प्रकाश उत्सर्जन एक साथ बहुत बड़ी संख्या में सेल प्रकारों को पहचानने में सक्षम होगा।
टीम ने सुसंस्कृत सामान्य स्तन उपकला कोशिकाओं MCF10A को लेबल करने के लिए बायोमार्कर के रूप में सटीक रूप से ट्यून किए गए माइक्रोडिस्क लेजर कणों का परीक्षण और सफलतापूर्वक प्रदर्शन किया। अपने अल्ट्रा-ब्रॉडबैंड उत्सर्जन के साथ, ये लेजर सेलुलर काइनेटिक जैसी अच्छी तरह से स्थापित बायोमेडिकल और ऑप्टिकल तकनीकों का उपयोग करके संभावित रूप से बायोसेंसिंग में क्रांति ला सकते हैं। इमेजिंग, फ्लो साइटोमेट्री, और मल्टीहिस्टोलॉजी विश्लेषण।
पीईसी ईच-आधारित तकनीक माइक्रोडिस्क लेज़रों में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतीक है। विधि की मापनीयता, साथ ही इसकी उप-नैनोमीटर परिशुद्धता, नैनोफोटोनिक और बायोमेडिकल उपकरणों में लेजर के असंख्य अनुप्रयोगों के साथ-साथ विशिष्ट सेल आबादी और विश्लेषण किए गए अणुओं की बारकोडिंग के लिए नई संभावनाएं खोलती है।