un, la sintesi schematica di microcristalli ibridi ZJU-68 assemblati gerarchicamente. bi, le micrografie ottiche di ZJU-68 (b) e microcristalli ZJU-68 assemblati in modo gerarchico (c-i), barra della scala, 10 micron. Credito:Huajun He, Yuanjing Cui, Hongjun Li, Kai Shao, Banglin Chen e Guodong Qian
Poiché diversi tessuti, cellule o sostanze biochimiche hanno diverse (come ottiche, termica e acustica) risposte a diverse lunghezze d'onda della luce, una sorgente di luce con uscita multicolore visibile al vicino infrarosso (NIR) fornisce i fondamenti per il rilevamento/l'imaging multimodale/multidimensionale. D'altra parte, le proprietà di polarizzazione della luce forniscono un'opportunità per l'analisi e l'elaborazione di segnali di luce diffusa e possono anche aiutare a ottenere ricche informazioni strutturali nei materiali biologici. Inoltre, i laser micro-nano monomodali soddisfano i requisiti applicativi dei dispositivi fotonici miniaturizzati con un'elevata precisione delle informazioni, evitando falsi segnali e interferenze sovrapposte di diversi segnali ottici, che hanno il potenziale per ottenere il rilevamento/l'immagine mirati di varie cellule e molecole se combinati con caratteristiche di output multicolore. Se un materiale può combinare i vantaggi dell'uscita multicolore a banda larga, polarizzazione e micro-nano laser monomodali, è molto utile per il rilevamento o l'imaging biochimico miniaturizzato multimodale, ma non c'è nessun rapporto di materiali corrispondenti fino ad oggi.
In un nuovo articolo pubblicato su Scienza e applicazioni della luce , un gruppo di ricerca guidato dal professor Guodong Qian dello State Key Laboratory of Silicon Materials, Centro Cyrus Tang per materiali e applicazioni dei sensori, Scuola di Scienza e Ingegneria dei Materiali, Università di Zhejiang, La Cina ha segnalato l'assemblaggio gerarchico di diverse molecole di colorante basato su un processo di omoepitassia in un micro-risonatore ibrido host-guest framework metallo-organico (MOF) per ottenere laser polarizzati monomodali fino a tre lunghezze d'onda in verde, rosso e NIR. L'assemblaggio segmentato e orientato di diverse molecole di colorante all'interno del microcristallo MOF (denominato ZJU-68) che agisce come un risonatore accorciato, aiutano a ottenere laser monomodali multicolori controllabili dinamicamente con una soglia di laser a tre colori bassa di ~1,72 mJ/cm 2 e grado di polarizzazione> 99,9%. Per di più, il risultante laser monomodale a tre colori possiede la più grande copertura di lunghezza d'onda di ~186 nm (intervallo da ~534 nm a ~720 nm) mai riportata. I ricercatori hanno riassunto le loro idee:
"È noto che l'effetto di confinamento spaziale della struttura metallo-organica può ridurre notevolmente l'estinzione causata dall'aggregazione (ACQ) dei sistemi di tintura organica. Tuttavia, quando abbiamo bisogno di caricare diverse molecole di colorante per ampliare la banda di emissione, come dovremmo cercare di evitare il loro trasferimento di energia avverso tra loro, soprattutto per il sistema laser che richiede un guadagno ottico estremamente ampio? Fortunatamente, abbiamo trovato una delle soluzioni, questa è la combinazione di assemblaggio in situ e crescita epitassiale."
AC, gli spettri laser monomodali di diversi segmenti di cristallo caricati con colorante in un singolo microcristallo ZJU-68?dyes gerarchicamente ibrido. D, il laser monomodale a tre colori anisotropo nel microcristallo ibrido. e, Le prestazioni di scansione laser in un singolo microcristallo ibrido gerarchico. Barra della scala, 10 μm Credito:Huajun He, Yuanjing Cui, Hongjun Li, Kai Shao, Banglin Chen e Guodong Qian
"Certo, anche la corrispondenza delle dimensioni tra i canali della struttura dell'ospite e le molecole di colorante è un fattore importante per l'assemblaggio gerarchico finale di successo. Perché abbiamo bisogno dei segmenti di cristallo caricati con colorante preparati per non perdere le precedenti molecole di colorante durante il processo di crescita epitassiale", hanno aggiunto.
"Questi microcristalli ibridi basati su MOF possono essere eccitati selettivamente a livello regionale per produrre laser polarizzati linearmente monomodali in verde, rosso, e vicino infrarosso, che sarà potenziale nel rilevamento/imaging biochimico multimodale e nell'elaborazione delle informazioni sui fotoni su chip, " concludono i ricercatori.
