Lasrar används i en rad vardagliga enheter, utnyttja ljusmolekylernas kraft, fotoner, - ställt upp för att bilda högkoncentrerade ljusstrålar - för att utföra nu vanliga uppgifter som att skanna streckkoder och ta bort tatueringar.

Eftersom biosensing och bio-imaging forskning söker att titta djupt inuti vävnad till miniatyriserande laseranordningar på intracellulär nivå utgör stora utmaningar för dessa biologiska nanoskala applikationer. I ny forskning, publicerad i Naturkommunikation , forskare visar hur det tidigare lovande konceptet med en mikrokavitetslaser kan ge energibesparande och användarsäkra laserutsläpp som kräver låg pumpeffekt.

Motsvarande författare Dr Jiajia Zhou, från University of Technology Sydney (UTS), sa att normalt låg pumpeffekt är otillräcklig för att få nanopartiklar att tappa, men teamet kunde "styra de självlysande emitterna i varje enskild nanopartikel för att interagera med varandra så att elektronerna kan ackumuleras vid specifika energinivåer".

"Det betyder att även vid en mycket låg effektpump kommer nanopartiklarna att tappa, i själva verket visade vi en lägre pumptröskel i två ordningar jämfört med vad som vanligtvis uppnås, " Hon sa.

Forskargruppen var också tvungen att konstruera bindningsytan på nanopartikelmatrisen för att bilda en hålighet med ett enhetligt enda lager.

Dr Zhou sa att potentiellt Near Infra Red (NIR) mikrokavitetslasern kan vara inbäddad i tjocka vävnader, enstaka celler, och att känna av miljöindikatorer som temperatur, pH, och brytningsindex.

"Att övervaka förändringen av dessa indikatorer kan berätta för hälsotillståndet för vävnaderna eller cellerna, som omfattas av sjukdomsdetektering i ett tidigt skede, "Hon sa.

Seniorförfattare, chef för UTS Institute for Biomedical Materials &Devices Professor Dayong Jin, sa att denna upptäckt innehöll stort löfte för biologiska tillämpningar.

'' Jag tror att detta definitivt är ett steg framåt för att förverkliga drömmen att precis som vi använder en laserpekare på en powerpoint -bild, vi kan peka en liten enhet inuti en cell, och belysa ett intresseområde inuti cellens fack.

"Att sänka kravet på pumpeffekten innebär mindre vävnadsskador när lasern penetrerar provet. Dessutom, i detta fall är laseremissionen lika skarp som en linje, den kan känna av indikatorerna mer exakt genom att undvika oönskade störningar som ofta sker vid spontan fluorescensbaserad avkänning, " han sa.

"Det är inte science fiction. Vi har visat en enda nanopartikel, som är mindre än ett intracellulärt fack, kan fungera som en laser, och med låg effekt men det kan fortfarande avge en skarp signal. Med andra ord en 'laserpekare' som är tillräckligt liten för att komma in i en cancercell, och tänd för att stoppa motorn i den cancercellen, "Professor Jin, som också är chef för UTS-SUStech Joint Research Center, sa.