I laser sono utilizzati in una vasta gamma di dispositivi di uso quotidiano, sfruttando il potere delle molecole di luce, fotoni, - allineati per formare fasci di luce altamente concentrati, per eseguire attività ormai comuni come la scansione di codici a barre e la rimozione di tatuaggi.

Poiché la ricerca sul biosensore e sulla bioimmagine cerca di guardare in profondità all'interno dei tessuti fino al livello intracellulare, la miniaturizzazione dei dispositivi laser pone sfide significative per queste applicazioni biologiche su scala nanometrica. In una nuova ricerca, pubblicato in Comunicazioni sulla natura , gli scienziati dimostrano come il precedente concetto promettente di un laser a microcavità può produrre emissioni laser a risparmio energetico e sicure per l'utente che richiedono una bassa potenza della pompa.

L'autore corrispondente Dr. Jiajia Zhou, dalla University of Technology Sydney (UTS), ha affermato che normalmente una bassa potenza della pompa è insufficiente per far funzionare le nanoparticelle, ma il team è stato in grado di "controllare gli emettitori luminescenti all'interno di ogni singola nanoparticella per interagire tra loro in modo che gli elettroni possano accumularsi a specifici livelli di energia".

"Ciò significa che anche a una pompa di potenza molto bassa le nanoparticelle laseranno, abbiamo infatti dimostrato una soglia di pompaggio inferiore di due ordini di grandezza rispetto a quanto normalmente si ottiene, " lei disse.

Il team di ricerca ha anche dovuto progettare la superficie di legame della matrice di nanoparticelle per formare una superficie della cavità con un singolo strato uniforme.

Il dottor Zhou ha affermato che potenzialmente il laser a microcavità nel vicino infrarosso (NIR) può essere incorporato in tessuti spessi, singole cellule, e per rilevare gli indicatori ambientali come la temperatura, pH, e indice di rifrazione.

"Il monitoraggio del cambiamento di questi indicatori può dirci lo stato di salute dei tessuti o delle cellule, che rientra nell'ambito della diagnosi precoce della malattia, "lei disse.

autore senior, Direttore dell'UTS Institute for Biomedical Materials &Devices Professor Dayong Jin, ha detto che questa scoperta è molto promettente per le applicazioni biologiche.

''Penso che questo sia sicuramente un passo avanti per realizzare il sogno che proprio come usiamo un puntatore laser su una diapositiva powerpoint, potremmo puntare un minuscolo dispositivo all'interno di una cella, e illuminare un'area di interesse all'interno dei compartimenti di una cella.

"Ridurre il requisito per la potenza della pompa significa meno danni ai tessuti poiché il laser penetra nel campione. Inoltre, in questo caso l'emissione laser è nitida come una linea, può rilevare gli indicatori in modo più accurato evitando l'interferenza indesiderata che si verifica frequentemente nel rilevamento basato sulla fluorescenza spontanea, " Egli ha detto.

"Non è fantascienza. Abbiamo dimostrato una singola nanoparticella, che è più piccolo di un compartimento intracellulare, può agire come un laser, e a bassa potenza, ma può comunque emettere un segnale acuto. In altre parole un "puntatore laser" abbastanza piccolo da entrare in una cellula cancerosa, e illuminare per fermare il motore di quella cellula cancerosa, "Professore Jin, che è anche direttore del Centro comune di ricerca UTS-SUStech, disse.