Los investigadores han desarrollado un pequeño nanolaser que puede funcionar dentro de los tejidos vivos sin dañarlos.

Con solo 50 a 150 nanómetros de grosor, el láser tiene aproximadamente 1/1000 del grosor de un solo cabello humano. A este tamaño, el láser puede ajustarse y funcionar dentro de los tejidos vivos, con el potencial de detectar biomarcadores de enfermedades o tal vez tratar trastornos neurológicos del cerebro profundo, como la epilepsia.

Desarrollado por investigadores de las universidades de Northwestern y Columbia, el nanolaser muestra una promesa específica para obtener imágenes en tejidos vivos. No solo está hecho principalmente de vidrio, que es intrínsecamente biocompatible, el láser también puede excitarse con longitudes de onda de luz más largas y emitir a longitudes de onda más cortas.

"Se necesitan longitudes de onda de luz más largas para la bioimagen porque pueden penetrar más en los tejidos que los fotones de longitud de onda visibles", dijo Teri Odom, de Northwestern, quien dirigió la investigación. "Pero las longitudes de onda de luz más cortas a menudo son deseables en esas mismas áreas profundas. Hemos diseñado un sistema ópticamente limpio que puede entregar efectivamente luz láser visible a profundidades de penetración accesibles a longitudes de onda más largas".

El nanolaser también puede funcionar en espacios extremadamente reducidos, incluidos circuitos cuánticos y microprocesadores para electrónica ultrarrápida y de baja potencia.

El artículo fue publicado hoy (23 de septiembre) en la revista. Materiales naturales. Odom co-dirigió el trabajo con P. James Schuck en la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Columbia.

Si bien muchas aplicaciones requieren láseres cada vez más pequeños, los investigadores se topan continuamente con el mismo obstáculo: los nanolasers tienden a ser mucho menos eficientes que sus contrapartes macroscópicas. Y estos láseres generalmente necesitan longitudes de onda más cortas, como la luz ultravioleta, para alimentarlos.

"Esto es malo porque los entornos no convencionales en los que las personas quieren usar láseres pequeños son altamente susceptibles al daño de la luz ultravioleta y al exceso de calor generado por una operación ineficiente", dijo Schuck, profesor asociado de ingeniería mecánica.

Odom, Schuck y sus equipos pudieron lograr una plataforma de nanolaser que resuelve estos problemas mediante el uso de la conversión ascendente de fotones. En la conversión ascendente, los fotones de baja energía son absorbidos y convertidos en un fotón con mayor energía. En este proyecto, el equipo comenzó con fotones infrarrojos "bio-amigables" de baja energía y los convirtió en rayos láser visibles. El láser resultante puede funcionar a bajas potencias y es verticalmente mucho más pequeño que la longitud de onda de la luz.

"Nuestro nanolaser es transparente pero puede generar fotones visibles cuando se bombea ópticamente con luz que nuestros ojos no pueden ver", dijo Odom, profesor de química de Charles E. y Emma H. ​​Morrison en la Facultad de Artes y Ciencias Weinberg de Northwestern. "Las características de onda continua y baja potencia abrirán numerosas aplicaciones nuevas, especialmente en imágenes biológicas".

"Emocionantemente, nuestros pequeños láseres operan a poderes que son órdenes de magnitud más pequeños que los observados en cualquier láser existente", dijo Schuck.

El estudio, "Ultra-umbral, conversión de onda continua de onda continua de plasmones de longitud de onda inferior", fue apoyado por la National Science Foundation (número de premio DMR-1608258), la beca de la facultad Vannevar Bush del Departamento de Defensa de los Estados Unidos (número de premio N00014-17 -1-3023) y el Departamento de Energía de los EE. UU. (DE-AC02-05CH11231). Angel Fernández-Bravo y Danqing Wang de Northwestern son los primeros autores del artículo.

Odom es miembro del Instituto Internacional de Nanotecnología de Northwestern, del Instituto de Procesos de Química de la Vida y del Centro Integral de Cáncer Robert H. Lurie de la Universidad de Northwestern.

Fuente de la historia:

Materiales proporcionados por Northwestern University. Original escrito por Amanda Morris. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.

Dejar respuesta

Please enter your comment!
Please enter your name here