Eftersom olika vävnader, celler eller biokemikalier har olika (såsom optiska, termiska och akustiska) svar på olika ljusets våglängder, en ljuskälla med synlig för nästan infraröd (NIR) flerfärgsutmatning ger grunden för multimodal/flerdimensionell avkänning/avbildning. Å andra sidan, ljusets polarisationsegenskaper ger en möjlighet för analys och bearbetning av spridda ljussignaler och kan också hjälpa till att få rik strukturinformation i biologiska material. Dessutom, enkelmodiga mikro-nanolasrar uppfyller applikationskraven för miniatyriserade fotoniska enheter med hög informationsnoggrannhet, undvika falska signaler och överlappande störningar av olika optiska signaler, som har potential att uppnå målinriktad avkänning/avbildning av olika celler och molekyler i kombination med flerfärgsutmatningsegenskaper. Om ett material kan kombinera fördelarna med bredbandsfärgad utskrift, polarisering och enkel-läge mikro-nanolasning, det är mycket användbart för multi-mode miniatyriserad biokemisk avkänning eller avbildning, men det finns ingen rapport om motsvarande material hittills.

I en ny artikel publicerad i Ljusvetenskap och applikationer , en forskargrupp ledd av professor Guodong Qian från State Key Laboratory of Silicon Materials, Cyrus Tang Center för sensormaterial och applikationer, Skolan för materialvetenskap och teknik, Zhejiang universitet, Kina har rapporterat hierarkisk sammansättning av olika färgämnesmolekyler baserat på en homoepitaxy-process i en mikro-resonator för värd-gästhybridmetall-organisk ram (MOF) för att uppnå upp till tre-våglängds enkel-läge polariserad lasning i grönt, rött och NIR. Den segmenterade och orienterade sammansättningen av olika färgmolekyler i MOF-mikrokristallen (benämnd ZJU-68) som fungerar som en förkortad resonator, hjälpa till att uppnå dynamiskt kontrollerbar flerfärgsläge med ett läge med en låg trefärgslasningströskel på ~ 1,72 mJ/cm ² och grad av polarisering> 99,9%. Vidare, den resulterande trefärgs enkelmodslasningen har den största våglängdstäckningen på ~ 186 nm (intervall från ~ 534 nm till ~ 720 nm) som någonsin rapporterats. Forskarna sammanfattade sina idéer:

"Det är välkänt att den rumsliga inneslutningseffekten av det metallorganiska ramverket kan avsevärt minska aggregeringsfrämjande släckning (ACQ) av organiska färgämnesystem. Men när vi behöver ladda olika färgämnen för att bredda utsläppsbandet, hur ska vi försöka undvika deras negativa energiöverföring mellan varandra, speciellt för lasersystemet som kräver extremt stor optisk förstärkning? Lyckligtvis, vi hittade en av lösningarna, det är kombinationen av montering på plats och epitaxial tillväxt. "

"Självklart, storleksanpassningen mellan värdramkanalerna och färgmolekylerna är också en viktig faktor för den slutliga framgångsrika hierarkiska sammansättningen. Eftersom vi behöver de förberedda färgbelastade kristallsegmenten för att inte läcka de tidigare färgmolekylerna under den epitaxiella tillväxtprocessen. "Tillade de.

"Dessa MOF-baserade hybridmikrokristaller kan selektivt regionalt exciteras för att producera enmodigt linjärt polariserad lasning i grönt, röd, och nära-infrarött, vilket kommer att vara potentiellt inom multimodal biokemisk avkänning/avbildning och on-chip fotoninformationsbehandling, "konstaterar forskarna.