Pompage d’une nanoparticule pour un laser à faible puissance


Pompage d'une nanoparticule pour un laser à faible puissance

Étant donné que la recherche en biodétection et en bio-imagerie tente de se pencher profondément sur les tissus, la miniaturisation des dispositifs au niveau intracellulaire pose des défis importants ces applications biologiques à l’échelle nanométrique. Crédit photo: Jiajia Zhou

Utilisés dans un certain nombre d’appareils de tous les jours, les lasers exploitent la puissance des molécules de et des photons qui sont attachés ensemble en faisceaux de lumière hautement concentrés pour effectuer des tâches courantes telles que la numérisation de codes-barres et la suppression de tatouages.

Étant donné que la recherche sur les biocapteurs et la bio-imagerie tente d’examiner profondément les tissus au niveau intracellulaire, les dispositifs laser miniaturisés posent de grands défis pour ces applications biologiques à l’échelle nanométrique. Dans une nouvelle recherche publiée dans Communication de la natureLes scientifiques montrent comment le concept prometteur antérieur d’un laser à micro-cavité peut conduire à des émissions laser écoénergétiques et sûres pour l’utilisateur qui nécessitent une faible puissance de pompage.

L’auteur correspondant Dr. Jiajia Zhou de l’Université de technologie de Sydney (UTS) a déclaré qu’une puissance de pompage normalement faible n’est pas suffisante pour amener les nanoparticules au laser, mais l’équipe a pu « contrôler les émetteurs de luminescence dans chaque pour interagir les uns avec les autres. d’interagir. » afin que les électrons puissent s’accumuler à certains niveaux d’énergie « .

« Cela signifie que même avec une pompe de très faible puissance, les nanoparticules sont lasantes. En fait, nous avons montré un seuil de pompage de deux ordres de grandeur inférieur à ce qui est normalement atteint », a-t-elle déclaré.

L’équipe de recherche a également dû construire la surface de liaison de la matrice de nanoparticules pour former une surface vide avec une seule couche uniforme.

Dr. Zhou a déclaré que le laser à microcavité proche infrarouge (NIR) pourrait potentiellement être intégré dans des tissus épais et des cellules individuelles pour capturer des indicateurs environnementaux tels que la température, le pH et l’indice de réfraction.

«Le suivi de l’évolution de ces indicateurs peut nous dire la santé des tissus ou cellules, ce qui s’inscrit dans le cadre de la détection précoce de la maladie», a-t-elle déclaré.

L’auteur principal, directeur de l’Institut UTS pour les matériaux et dispositifs biomédicaux, le professeur Dayong Jin, a déclaré que la découverte était prometteuse pour les applications biologiques.

«  Je pense que c’est définitivement un pas en avant dans la réalisation du rêve que si nous utilisions un pointeur laser sur une diapositive PowerPoint, nous pourrions pointer un petit appareil dans une cellule et éclairer une zone d’intérêt dans les compartiments d’une cellule .

« Réduire le besoin de pompage signifie moins de dommages aux tissus lorsque le laser pénètre dans l’échantillon. Là encore, l’émission laser est aussi nette qu’une ligne que les indicateurs peuvent être capturés avec plus de précision en évitant les interférences indésirables qui se produisent souvent avec ceux basés sur la fluorescence spontanée Capturez », dit-il.

« Ce n’est pas de la science-fiction. Nous avons montré qu’une seule nanoparticule, plus petite qu’un compartiment intracellulaire, peut agir comme un laser tout en envoyant un signal net à faible puissance. En d’autres termes, un » pointeur laser « , c’est suffisamment petit pour pénétrer dans une cellule cancéreuse et l’illuminer pour arrêter le moteur de la cellule cancéreuse », a déclaré le professeur Jin, qui est également directeur du centre de recherche commun UTS-SUStech.


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Plus d’information:
Yunfei Shang et coll. Communication de la nature (2020). DOI: 10.1038 / s41467-020-19797-4

Fourni par l’Université de technologie de Sydney

Citation: Pumping a Nanoparticle for Low Power Lasing (2020, 1 décembre), consulté le 2 décembre 2020 sur https://phys.org/news/2020-12-nanoparticle-lase-power.html

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