据美国西北大学官方网站9月23日报道，该校和哥伦比亚大学联合开发了一种无害的、能够在活体组织中运行的纳米激光器。该纳米激光器的尺寸仅为50~150纳米，或可用于探测疾病生物标志物和治疗癫痫等深度脑神经系统疾病。它主要由玻璃制成，具备较好的生物相容性，对活体组织没有伤害，并且可以在长波光的激发下发射出短波光。作为该研究负责人之一的西北大学研究人员Teri Odom说：“生物成像需要长波光，相比于比可见光，它们具备更好的组织穿透性。但在同样的深度区域，短波光也是可以加以考虑的。我们设计了一种光学清洁系统，可有效地传输可见光，使其穿透深度接近长波光。”纳米激光器还可以在非常有限的空间中工作，如用于超快、低功耗电子器件的量子电路和微处理器。相关研究成果发布于9月23日出版的《自然?材料》杂志。论文作者还包括哥伦比亚大学工程学院副教授P. James Schuck等。
虽然很多领域已经表现出对小型激光器的迫切需求，但研究人员始终会遇到同样的障碍：纳米激光器的效率比大型激光器低得多，并且需要紫外光等短波光进行驱动。Schuck说：“使用小型激光器的非常规环境很容易受到紫外线和低效操作产生的多余热量的不利影响。”Schuck等希望创建一个纳米激光平台，利用光子上转换来解决这些问题。在上转换过程中，低能量光子被吸收和转化为能量更高的光子。Schuck等从低能量、“生物友好”的红外光子开始，将它们上转换成可见激光束。由此产生的激光不仅可以在低功率下工作，还缩短了垂直维度上的光波长。Odom说：“我们设计的纳米激光器是透明的，它在光泵浦作用下可以产生可见光子。连续波、低功耗等特性将为新激光器在生物成像等领域开启新用途。” Schuck补充说：“令人兴奋的是，微型激光器的功率比现有任何激光器的功率都要小若干数量级。”
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编译：德克斯特 审稿：三水 责编：张梦
期刊来源：《自然·材料》 期刊编号：1476-1122
原文链接：https://news.northwestern.edu/stories/2019/09/tiny-biocompatible-nanolaser-could-function-inside-living-tissues/?fj=1
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