Bỏ qua Lệnh Ruy-băng Bỏ qua nội dung chính
 

 Diễn đàn Khoảng không vũ trụ vì tri thức tiện ích và nhân loại – viễn cảnh tương lai.

 
​Các cấu trúc dẫn sáng nhỏ giúp mang lại các thiết bị y sinh tốt hơn   27-12-2018
Phương pháp chế tạo vi mô giúp tạo ra các hướng dẫn ánh sáng linh hoạt cho một loạt các thiết bị dựa trên ánh sáng



(Photo: Physorg)

Lần đầu tiên, các nhà nghiên cứu đã chế tạo các cấu trúc dẫn hướng ánh sáng được gọi là ống dẫn sóng chỉ rộng hơn một micron trong một silicon trong suốt thường được sử dụng cho các ứng dụng y sinh. Các ống dẫn sóng nhỏ, đàn hồ có thể được sử dụng để chế tạo các thiết bị dựa trên ánh sáng như cảm biến y sinh và nội soi nhỏ hơn và phức tạp hơn hiện tại.

"Theo hiểu biết tốt nhất của chúng tôi, đây là những ống dẫn sóng quang nhỏ nhất từng được tạo ra trong polydimethylsiloxane, hoặc PDMS," thành viên nhóm nghiên cứu Ye Pu ở Thụy Sĩ cho biết. "Các ống dẫn sóng linh hoạt của chúng tôi có thể được tích hợp vào các hệ thống phòng thí nghiệm trên chip vi lỏng để loại bỏ quang học bên ngoài cồng kềnh cần thiết để ví dụ như thực hiện các xét nghiệm máu. Chúng cũng có thể cung cấp ánh sáng cho các thiết bị đeo được như áo có màn hình."

Theo báo cáo trên tạp chí Quang Vật liệu Express, các ống dẫn sóng quang mới không chỉ mỏng hơn một mảnh bụi, chúng còn thể hiện sự mất ánh sáng rất thấp khi được sử dụng với các bước sóng ánh sáng nhất định. Tín hiệu dựa trên ánh sáng có thể truyền qua các ống dẫn sóng mới từ 10 cm trở lên trước khi tín hiệu xuống cấp không thể chấp nhận được xảy ra.

Tạo cấu trúc với ánh sáng

Các nhà nghiên cứu đã tạo ra các ống dẫn sóng mới bằng cách tối ưu hóa việc viết trực tiếp bằng laser, phương pháp chế tạo vi mô tạo ra các cấu trúc 3 chiều chi tiết bằng cách trùng hợp một hóa chất nhạy sáng với laser tập trung chính xác. Polyme hóa chuyển đổi các phân tử tương đối nhỏ gọi là monome thành các polyme lớn, giống như chuỗi.

Phương pháp mới không yêu cầu bộ quang hóa, thường được sử dụng để hấp thụ hiệu quả ánh sáng laser và chuyển đổi nó thành năng lượng hóa học bắt đầu phản ứng trùng hợp. "Bằng cách không sử dụng bộ tạo quang, chúng tôi đã đơn giản hóa việc chế tạo xử lý và cũng tăng cường khả năng tương thích của thiết bị cuối cùng với mô sống ", Pu nói." Khả năng tương thích sinh học nâng cao này có thể cho phép phương pháp được sử dụng để chế tạo các cảm biến và thiết bị cấy ghép. "

Các ống dẫn sóng linh hoạt mới cũng có thể đóng vai trò là các khối xây dựng cho các bảng mạch in quang tử sử dụng tín hiệu quang tốc độ cao thay vì liên kết điện để truyền dữ liệu trong máy tính và các thiết bị điện tử khác.

Nhốt ánh sáng

Để đạt được một ống dẫn sóng quang nhỏ có hiệu quả hạn chế ánh sáng, phải có sự khác biệt lớn giữa chỉ số khúc xạ của vật liệu tạo nên ống dẫn sóng và PDMS xung quanh. Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phenylacetylene cho các ống dẫn sóng bởi vì, so với các vật liệu được sử dụng theo truyền thống, nó có chỉ số khúc xạ cao hơn một khi được polymer hóa. Là một lợi ích bổ sung, nó cũng có thể dễ dàng được nạp vào PDMS chỉ bằng cách ngâm PDMS trong phenylacetylene lỏng.

Sau khi ngâm PDMS trong phenylacetylene, các nhà nghiên cứu đã sử dụng các xung laser cực nhanh tập trung để tạo ra một hiện tượng quang học gọi là sự hấp thụ đa cực trong đó nhiều photon được hấp thụ cùng một lúc. Viết trực tiếp bằng laser đa điểm tạo ra các cấu trúc mịn hơn nhiều so với các quá trình một photon vì khối lượng trùng hợp tại mỗi điểm viết nhỏ hơn nhiều. Sử dụng phương pháp viết trực tiếp bằng laser đa điểm cũng cho phép các nhà nghiên cứu bắt đầu trực tiếp trùng hợp phenylacetylene mà không cần bộ quang hóa. Sau đó, họ làm bay hơi bất kỳ phenylacetylen không polyme hóa bằng cách đun nóng PDMS.

Các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng phương pháp mới này có thể tạo ra các ống dẫn sóng linh hoạt trong PDMS chỉ rộng 1,3 micron. Đối với dải quang phổ 650 đến 700 nanomet, chỉ 0,07 phần trăm ánh sáng truyền qua các ống dẫn sóng bị mất mỗi centimet. Tối ưu hóa thiết lập có thể sẽ cho phép chế tạo các ống dẫn sóng nhỏ hơn 1 micron, theo các nhà nghiên cứu.

Nội soi linh hoạt

Các nhà nghiên cứu hiện đang làm việc để cải thiện năng suất của quá trình chế tạo bằng cách phát triển một hệ thống điều khiển giúp tránh thiệt hại vật chất trong quá trình viết laser. Họ cũng có kế hoạch tạo ra một loạt các ống dẫn sóng hẹp trong PDMS có thể được sử dụng để xây dựng một ống nội soi rất linh hoạt với đường kính nhỏ hơn một milimet.

"Một ống nội soi nhỏ, linh hoạt về mặt cơ học như vậy sẽ cho phép một số vị trí khó tiếp cận trong cơ thể được chẩn đoán trong phòng khám hoặc theo dõi trong một cuộc phẫu thuật xâm lấn tối thiểu", Pu nói.

Thanh Vân (Eurekalert)​

In nội dung
Các tin đã đăng ngày
Chọn một ngày từ lịch.
 

 THÔNG BÁO

 
 

 Thủ tục hành chính

 
 

 Hình ảnh hoạt động

 
Video clip
  • Ứng dụng công nghệ đèn LED trong sản xuất đạt hiệu quả cao
  • Đoàn xúc tiến đầu tư tại Đài Loan làm việc với Công ty Công nghệ sinh học Vạn Bảo Lộc
  • Đồng Nai là tỉnh đầu tiên được đo hàm lượng vàng
  • Công bố chỉ dẫn địa lý cho chôm chôm Long Khánh
  • Hội thảo nhân rộng mô hình ứng dụng công nghệ cao trong sản xuất nông nghiệp
  • Hội nghị cán bộ công chức và triển khai nhiệm vụ khoa học và công nghệ năm 2015
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 2
  • Vũ điệu đen tối "đồng hồ xăng" phần 1
  • Nhiều trạm xăng dầu sử dụng công nghệ cao gắn chíp qua mắt người tiêu dùng và các cơ quan chức năng
  • Ký kết thỏa thuận hợp tác với trường Đại học Okayama (Nhật Bản)

  • Hình ảnh liên kết
    Liên kết website trong tỉnh
    Liên kết website các tỉnh
    Lượt truy cập