最近，纳米和微盘激光器已成为生物医学和纳米光子学行业不同应用的潜在光源和探针。它们以超窄带精度和确定性波长获得激光的能力对于片上生物成像、片上光子通信、生化传感和量子光子信息处理等不同应用非常重要。
然而，大规模制造这些精确波长的纳米和微米盘激光器仍然很困难。现有的纳米加工工艺引入了圆盘直径的随机性，这使得在激光批次中获得确定性波长变得具有挑战性。
为了解决这个问题，来自哈佛医学院和马萨诸塞州总医院威尔曼光医学中心的一组科学家设计了一种突破性的基于光电化学（PEC）蚀刻的方法，能够以亚纳米精度精确调谐微盘激光器的激光波长。他们的研究发表在黄金开放获取期刊《Advanced Photonics》上。
这项新技术有助于生产具有预定且准确的发射波长的纳米和微米激光批次。PEC 蚀刻的应用是这项创新的基础，它提供了一种成功且可扩展的方法来细化微盘激光器的波长。
在他们的研究中，该小组在磷化铟柱结构上有效地实现了SiO 2覆盖的砷化铟镓磷化物微盘。接下来，通过在稀硫酸溶液中进行光电化学蚀刻，他们将这种微盘的激光波长精确地控制到确定值。
此外，他们还研究了特定 PEC 蚀刻的基本动力学和机制。最终，他们将波长调谐的微盘阵列转移到聚二甲基硅氧烷基板上，产生具有不同激光波长的独立、隔离的激光粒子。随后的微盘显示出激光发射，柱上激光器的超窄带宽低于 0.6 nm，孤立粒子的超窄带宽低于 1.5 nm。
这一发现为几种新的生物医学和纳米光子应用奠定了基础。例如，独立式微盘激光器可以用作异质生物样品的物理光学条形码，有助于在多重测定中标记特定细胞类型和靶向特定分子。
目前，细胞类型特异性标记是使用传统的生物标记物进行的，例如量子点、有机荧光团和荧光珠，它们具有较宽的发射线宽度。因此，只能同时标记少数特定细胞类型。相反，微盘激光器具有超窄带光发射，将有助于同时识别更多数量的细胞类型。
因此，该团队评估并有效地建立了精确调谐的微盘激光颗粒作为生物标记物，利用它们来标记培养物中活的正常乳腺上皮细胞MCF10A。利用其超窄带宽发射，这些激光器可能通过使用流式细胞术、细胞动力学成像和多组学分析等经过充分论证的光学和生物医学技术，彻底改变生物传感。
基于 PEC 蚀刻的方法标志着微盘激光器的长足进步。除了亚纳米精度之外，该技术的可扩展性也为激光在生物医学和纳米光子设备中识别的众多应用以及特定细胞群和分析分子的条形码奠定了新的机遇。
