微小的生物相容性激光可以在活组织内起作用以进行成像或治疗

来自激光仿真的银纳米米。

研究人员开发了一种微小的纳糖瓶，可以在没有伤害它们的情况下在活组织内部作用。

只需50至150纳米厚，激光为单个人毛的厚度约为1 / 1,000。在这种尺寸的情况下，激光可以适合和功能在活组织内，有可能感测疾病​​生物标志物或可能治疗深脑神经系统疾病，例如癫痫。

纳糖座在西北和哥伦比亚大学的研究人员开发，纳糖座显示了在活组织中成像的具体承诺。它不仅是由本质上生物相容性的玻璃制成的，也可以用较长波长的光和较短波长发射激光器。

“生物体积需要更长的光波，因为它们可以比可见波长的光子渗透到组织中，”西北的泰丽奥多姆说，他联合领导了研究。“但在那些相同的深处地区通常希望较短的光波长。我们设计了一种光学清洁系统，可以有效地在更长波长可访问的渗透深度下提供可见的激光。“

纳糖瓶也可以在极其限制的空间中操作，包括用于超快速和低功率电子器件的量子电路和微处理器。

本文在自然材料期刊上发表。Odom Co-Led在哥伦比亚大学工程学院的P. James Schuck工作。

虽然许多应用程序需要越来越小的激光，但研究人员不断遇到相同的障碍：纳米液倾向于效率远低于宏观对应物。这些激光器通常需要更短的波长，例如紫外线，为它们供电。

“这是糟糕的，因为人们想要使用小激光器的非常规环境非常容易受到紫外线光线的损坏和通过低效操作产生的多余的热量，”机械工程副教授Schuck说。

Odom，Schuck及其团队能够通过使用光子上变化来实现解决这些问题的纳米振色平台。在上转换中，低能量的光子被吸收并转换成具有更高能量的一个光子。在这个项目中，该团队开始了低能量，“生物友好”的红外光子，并将其上转换为可见激光束。所得到的激光可以在低功率下起作用，并且垂直小于光的波长。

令人兴奋的是，我们的微小激光器以比在任何现有激光器中观察到的程度小的功率运行。“ - 哥伦比亚大学的P. James
Schuck

“我们的纳米淋片是透明的，但是在光学泵送时可以产生可见光子，我们的眼睛看不到看不到，”奥多姆，查尔斯E.和艾玛H.西北部的Weinberg艺术和科学学院化学教授。“连续波，低功耗特性将打开许多新应用，尤其是在生物成像中。”

“令人兴奋的是，我们的微小激光器以低于任何现有激光器在任何现有激光器中观察到的数量级的功率运行，”Schuck说。

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该研究“超级阈值，来自亚波长级别的连续波，来自亚波长等级，”国家科学基金会（奖励号码DMR-1608258），来自美国国防部的Vannevar布什教师奖学金（奖项N00014-17 -1-3023）和美国能源部（DE-AC02-05CH11231）。伯克利实验室的天使Fernandez-Bravo的分子铸造和西北丹庆王是本文的首先作者。

奥多姆是西北国际纳米技术研究所的成员，生命化学过程研究所和罗伯特H.Lure西北大学综合癌症中心。

参考：“Ultralow-threshold，连续波从亚马波长旋转激光，来自亚马赫·斯马尔斯，丹清王，爱德华S. Barnard，Ayelet Teitelboim，Cheryl Tajon，Jun Guan，George C. Schatz，Bruce E. Cohen，Emory M. Chan，P. James Schuck和Teri W. Odom，2019年9月23日，自然材料.DOI：
10.1038 / s41563-019-0482-5