une, la synthèse schématique de microcristaux hybrides ZJU-68 assemblés par colorant. bi, les micrographies optiques de ZJU-68 (b) et de microcristaux de ZJU-68 assemblés par colorant hiérarchique (c-i), barre d'échelle, 10 µm. Crédit :Huajun He, Yuanjing Cui, Hongjun Li, Kai Shao, Banglin Chen et Guodong Qian
Depuis différents tissus, les cellules ou les produits biochimiques ont différents (tels que optiques, thermique et acoustique) aux différentes longueurs d'onde de la lumière, une source lumineuse avec une sortie multicolore visible à proche infrarouge (NIR) fournit les bases de la détection/imagerie multimodale/multidimensionnelle. D'autre part, les propriétés de polarisation de la lumière offrent une opportunité pour l'analyse et le traitement des signaux lumineux diffusés et peuvent également aider à obtenir des informations structurelles riches dans les matériaux biologiques. En outre, les micro-nano lasers monomodes répondent aux exigences d'application des dispositifs photoniques miniaturisés avec une grande précision des informations, éviter les faux signaux et les interférences superposées de différents signaux optiques, qui ont le potentiel d'obtenir une détection/imagerie ciblée de diverses cellules et molécules lorsqu'elles sont combinées avec des caractéristiques de sortie multicolores. Si un matériau peut combiner les avantages d'une sortie multicolore à large bande, polarisation et micro-nano laser monomode, il est très utile pour la détection ou l'imagerie biochimique miniaturisée multimode, mais il n'y a aucun rapport des matériaux correspondants à ce jour.
Dans un nouvel article publié dans Science de la lumière et applications , un groupe de recherche dirigé par le professeur Guodong Qian du State Key Laboratory of Silicon Materials, Centre Cyrus Tang pour les matériaux et applications de capteurs, École des sciences et génie des matériaux, Université du Zhejiang, La Chine a signalé l'assemblage hiérarchique de différentes molécules de colorant basé sur un processus d'homoépitaxie dans un micro-résonateur hybride métal-organique (MOF) hôte-invité pour obtenir un laser polarisé monomode jusqu'à trois longueurs d'onde en vert, rouge et NIR. L'assemblage segmenté et orienté de différentes molécules de colorant au sein du microcristal MOF (nommé ZJU-68) agissant comme un résonateur raccourci, aide à obtenir un laser monomode multicolore contrôlable de manière dynamique avec un seuil laser tricolore bas d'environ 1,72 mJ/cm 2 et degré de polarisation> 99,9%. Par ailleurs, le laser monomode tricolore résultant possède la plus grande couverture de longueur d'onde de ~ 186 nm (plage de ~ 534 nm à ~ 720 nm) jamais signalée. Les chercheurs ont résumé leurs idées :
« Il est bien connu que l'effet de confinement spatial de la structure métal-organique peut réduire considérablement l'extinction causée par l'agrégation (ACQ) des systèmes de colorants organiques. Cependant, lorsque nous devons charger différentes molécules de colorant pour élargir la bande d'émission, comment devrions-nous essayer d'éviter leur transfert d'énergie défavorable entre eux, en particulier pour le système laser qui nécessite un gain optique extrêmement important ? Heureusement, nous avons trouvé une des solutions, c'est la combinaison de l'assemblage in-situ et de la croissance épitaxiale."
a-c, les spectres laser monomode de différents segments de cristal chargés de colorants dans un seul microcristal de colorants ZJU-68? hybride hiérarchiquement. ré, le laser monomode tricolore anisotrope dans le microcristal hybride. e, La performance laser de balayage dans un seul microcristal hybride hiérarchique. Barre d'échelle, 10 m Crédit :Huajun He, Yuanjing Cui, Hongjun Li, Kai Shao, Banglin Chen et Guodong Qian
"Bien sûr, la correspondance de taille entre les canaux de charpente hôte et les molécules de colorant est également un facteur important pour l'assemblage hiérarchique final réussi. Parce que nous avons besoin que les segments cristallins chargés de colorants préparés ne fuient pas les molécules de colorant précédentes pendant le processus de croissance épitaxiale", ont-ils ajouté.
"Ces microcristaux hybrides à base de MOF peuvent être excités sélectivement au niveau régional pour produire un laser monomode polarisé linéairement en vert, rouge, et proche infrarouge, qui sera potentielle dans la détection/imagerie biochimique multimodale et le traitement de l'information photonique sur puce, " concluent les chercheurs.
