Den MOF-baserede flerfarvede single-mode mikrolaser

Da forskellige væv, celler eller biokemikalier har forskellige (såsom optiske, termiske og akustiske) reaktioner på forskellige bølgelængder af lys, en lyskilde med synlig til nær-infrarød (NIR) flerfarveudgang giver grundlaget for multimodal/multidimensionel sansning/billeddannelse. På den anden side, lysets polarisationsegenskaber giver mulighed for analyse og behandling af spredte lyssignaler og kan også bidrage til at opnå rig strukturel information i biologiske materialer. Ud over, single-mode mikro-nanolasere opfylder applikationskravene for miniaturiserede fotoniske enheder med høj informationsnøjagtighed, undgå falske signaler og overlappende interferens af forskellige optiske signaler, som har potentiale til at opnå målrettet sansning/billeddannelse af forskellige celler og molekyler, når de kombineres med flerfarvede outputegenskaber. Hvis et materiale kan kombinere fordelene ved bredbånds flerfarvet output, polarisering og single-mode mikro-nanolasning, det er meget nyttigt til multi-mode miniaturiseret biokemisk sansning eller billeddannelse, men der er ingen rapport om tilsvarende materialer til dato.

I et nyt papir udgivet i Letvidenskab og applikationer , en forskergruppe ledet af professor Guodong Qian fra State Key Laboratory of Silicon Materials, Cyrus Tang Center for sensormaterialer og applikationer, School of Materials Science and Engineering, Zhejiang Universitet, Kina har rapporteret hierarkisk samling af forskellige farvestofmolekyler baseret på en homoepitaxy-proces i en host-guest hybrid-metal-organisk ramme (MOF) mikro-resonator for at opnå op til tre-bølgelængde single-mode polariseret lasing i grønt, rød og NIR. Den segmenterede og orienterede samling af forskellige farvestofmolekyler i MOF-mikrokrystallen (navngivet ZJU-68), der fungerer som en forkortet resonator, hjælp til at opnå dynamisk kontrollerbar multi-color single-mode lasing med en lav trefarvet lasing tærskel på ~ 1,72 mJ/cm ² og polarisationsgrad> 99,9%. Desuden, den resulterende trefarvede single-mode lasing besidder den største bølgelængde dækning på ~ 186 nm (område fra ~ 534 nm til ~ 720 nm) nogensinde rapporteret. Forskerne opsummerede deres ideer:

"Det er velkendt, at den rumlige indeslutningseffekt af den metal-organiske ramme i høj grad kan reducere aggregerings-forårsaget slukning (ACQ) af organiske farvestoffesystemer. når vi skal indlæse forskellige farvestofmolekyler for at udvide emissionsbåndet, hvordan skal vi forsøge at undgå deres negative energioverførsel mellem hinanden, især til lasersystemet, der kræver ekstremt stor optisk forstærkning? Heldigvis, vi fandt en af ​​løsningerne, det er kombinationen af ​​in situ-samling og epitaxial vækst. "

"Selvfølgelig, størrelsesmatchningen mellem værtsrammekanalerne og farvestofmolekylerne er også en vigtig faktor for den sidste vellykkede hierarkiske samling. Fordi vi har brug for de forberedte farvestofbelagte krystalsegmenter for ikke at lække de tidligere farvestofmolekyler under den epitaksiale vækstproces. "Tilføjede de.

"Disse MOF-baserede hybridmikrokrystaller kan selektivt regionalt ophidses for at producere single-mode lineært polariseret lasing i grønt, rød, og nær-infrarød, hvilket vil være potentiale i multimodal biokemisk sansning/billeddannelse og on-chip fotoninformation, "konkluderer forskerne.