聚二甲基硅氧烷微流道中光流控荧光共振能量转移激光研究

"这篇研究论文探讨了在聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane, PDMS)微流道中利用光流控技术实现荧光共振能量转移激光的原理和方法。通过在PDMS基片中植入单一折射率的石英光纤，研究人员使用罗丹明B (Rhodamine B, RhB)和吡啶821 (LDS821)的乙醇溶液作为低折射率的供体和受体分子，构建了一种激光增益介质。利用532nm的连续波激光器和脉冲激光器分别对荧光共振能量转移特性参数和激光辐射进行研究。通过消逝波抽运的方式，直接激发供体RhB，并将能量无辐射地转移给受体LDS821，成功实现了阈值低至1.26 μJ/mm²的LDS821激光辐射，且无需改变抽运光波长。该研究展示了光流控激光器在生物传感和化学检测中的潜力，并提出了在不改变抽运光波长的情况下实现波长可调谐激光的新方法，即利用荧光共振能量转移机制。" 这篇研究论文详细介绍了光流控激光器的概念，这是一种结合了光学微腔和液体增益介质的新型技术，特别适用于微流控芯片上的生物和化学检测。光流控激光器通常依赖于抽运光直接激发荧光染料产生激光，但这种方式受限于抽运光波长和染料的吸收特性。为了实现波长可调谐的激光，研究团队引入了荧光共振能量转移(FRET)机制，其中供体分子（RhB）被抽运光激发后，通过非辐射的Förster转移将能量传递给受体分子（LDS821），导致受体分子的受激辐射，从而发出激光。 实验中，研究人员利用PDMS微流道作为激光器的基底，这种材料因其生物相容性和易于加工的特性而广泛应用于微流控领域。通过在PDMS微流道内植入石英光纤，创建了一个有效的光学路径。使用532nm的激光作为激励源，首先研究了荧光共振能量转移的参数，随后采用相同波长的脉冲激光进行抽运，激发RhB并将能量转移到LDS821，产生了低阈值的LDS821激光辐射。 这项工作揭示了FRET在光流控激光器中的潜力，提供了在不调整抽运光源波长的情况下实现激光波长调谐的可能性，这对于开发高灵敏度的生物传感器和化学检测器具有重要意义。同时，它也为微流控系统的光学设计提供了新的思路，为未来微纳尺度的光电子器件和生物医学应用奠定了基础。