Применение микродисковых лазеров в качестве высокочувствительных активных биодетекторов / Фетисова М.В., Крыжановская Н.В., Редуто И.В., Моисеев Э.И., Корнев А.А., Букатин А.С., Филатов Н.А., Максимов М.В., Жуков А.Е.

Сенсоры на основе мод шепчущей галереи (МШГ) демонстрируют высокую чувствительностьк изменениям окружающей среды, что является предпосылкой для их применения, например, врегистрации одиночной биомолекулы [1]. Такой механизм обнаружения основан на фиксацииизменений длины волны резонансного пика и его полуширины, а также не зависит от типа молекулы,так как эти изменения вызваны потерями в резонаторе. В пассивных детекторах на эффекте МШГ вSi наносферах была продемонстрирована возможностьбиодетектирования [2]. Лазеры на полупроводниковых МШГрезонаторах являются перспективными для создания активныхвысокочувствительных детекторов малых размеров из-завысокого контраста показателя преломления резонатора иокружающей среды. Недавно впервые была получена лазернаягенерация в микродисковых (МД) AIIIBV лазерах, работающихпри оптической накачке в водной среде [3]. В этой работе мыпредставляем результаты возможности детектирования антителна поверхности МД лазеров на основе анализа характеристикМД лазеров: порог лазерной генерации, добротностьрезонатора и т.д.Для роста структур использовался метод молекулярнопучковой эпитаксии, активная область представляет собой 5слоев InAs/In0.15Ga0.85As квантовых точек. МД изготовлены спомощью фотолитографии и реактивного ионного травления. Диаметр исследуемого МД составлял10 мкм. На поверхность МД также был нанесен слой SiO2 толщиной 5 нм, необходимый дляприкрепления антител на поверхность МД. Образец поместили в прозрачную камеру изполидиметилсилоксана, которая впоследствии была заполнена фосфатным буферным раствором(показатель преломления ~1.34). На МД были помещены первичные антитела. Для оптическойнакачки одиночного МД использовался YLF:Nd лазер (cw, λ=527 нм), измерения производились наконфокальном оптическом микроскопе (Ntegra Spectra, NT-MDT) с использованием объектива x100Mitutoyo при комнатной температуре. После этого, вторичные антитела разместили на поверхностиМД и провели повторные измерения. После покрытия МД вторичными антителами наблюдался ростпорога лазерной генерации с 1.36 до 1.8 мВт. Полуширина линии лазерной генерации увеличилась с53 до 60 пм, что может быть объяснено дополнительными потерями резонатора, вызваннымивторичными антителами. Таким образом, нами впервые была продемонстрирована возможностьдетектирования протеинов с характерным размером молекул ~ 23540 Å на поверхностимикродисковых лазеров, погруженных в фосфатный буферный раствор.