能在活體組織中運行的納米激光器，可用來治療癲癇病_風聞
Science_北京-不惧过往，不畏将来！2019-09-25 14:23
編譯／德克斯特 審稿／三水 責編／張夢
研究人員開發了一種微型納米激光器，該激光器具有良好的生物相容性和低功率，在生物成像方面顯示出較好的應用前景。
據美國西北大學官方網站近日報道，該校和哥倫比亞大學聯合開發了一種無害的、能夠在活體組織中運行的納米激光器。
該納米激光器的尺寸僅為50~150納米，或可用於探測疾病生物標誌物和治療癲癇等深度腦神經系統疾病。它主要由玻璃製成，具備較好的生物相容性，對活體組織沒有傷害，並且可以在長波光的激發下發射出短波光。
作為該研究負責人之一的西北大學研究人員Teri Odom説：“生物成像需要長波光，相比於比可見光，它們具備更好的組織穿透性。但在同樣的深度區域，短波光也是可以加以考慮的。我們設計了一種光學清潔系統，可有效地傳輸可見光，使其穿透深度接近長波光。”
納米激光器還可以在非常有限的空間中工作，如用於超快、低功耗電子器件的量子電路和微處理器。
相關研究成果發佈於9月23日出版的《自然·材料》雜誌。論文作者還包括哥倫比亞大學工程學院副教授P. James Schuck等。
雖然很多領域已經表現出對小型激光器的迫切需求，但研究人員始終會遇到同樣的障礙：納米激光器的效率比大型激光器低得多，並且需要紫外光等短波光進行驅動。
Schuck説：“使用小型激光器的非常規環境很容易受到紫外線和低效操作產生的多餘熱量的不利影響。”Schuck等希望創建一個納米激光平台，利用光子上轉換來解決這些問題。在上轉換過程中，低能量光子被吸收和轉化為能量更高的光子。
Schuck等從低能量、“生物友好”的紅外光子開始，將它們上轉換成可見激光束。由此產生的激光不僅可以在低功率下工作，還縮短了垂直維度上的光波長。
Odom説：“我們設計的納米激光器是透明的，它在光泵浦作用下可以產生可見光子。連續波、低功耗等特性將為新激光器在生物成像等領域開啓新用途。”
Schuck補充説：“令人興奮的是，微型激光器的功率比現有任何激光器的功率都要小若干數量級。”
期刊來源：《自然·材料》
期刊編號：1476-1122
原文鏈接：
https://news.northwestern.edu/stories/2019/09/tiny-biocompatible-nanolaser-could-function-inside-living-tissues/?fj=1
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