微尺度激光發(fā)射因其特征豐富的光譜和對周圍環(huán)境的高靈敏度而成為一種很有前途的信息編碼和防偽方法。與人造材料相比，天然響應(yīng)性生物材料能夠?qū)崿F(xiàn)更高水平的復(fù)雜性和多種方式來定制光學(xué)響應(yīng)。然而，用生物分子精確控制激光波長和空間位置仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)。

圖1 a) 通過將酶響應(yīng)水凝膠液滴夾在由兩個鏡子形成的 FP 腔中的生物控制水凝膠激光器的示意圖。b) 示意圖顯示了使用水凝膠陣列實(shí)現(xiàn)激光編碼。底部明場圖像顯示噴墨打印的 PAAm 水凝膠陣列。c) 原始液滴的激光光譜。d) 膨脹水凝膠液滴的激光光譜。

最近， 科研人員開發(fā)了一種生物可編程激光器，其中激光可以通過納米級的生物分子活動來控制。通過利用 Fabry-Pérot 微腔中酶響應(yīng)水凝膠液滴的膨脹特性來實(shí)現(xiàn)可調(diào)諧激光波長。 實(shí)驗(yàn)和理論方法都表明，水凝膠液滴的內(nèi)部 3D 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和外部曲率導(dǎo)致不同的激光閾值和共振波長。最后，展 示了不同可擴(kuò)展性和環(huán)境下的噴墨打印多波長激光編碼和防偽。高光譜激光圖像被用作更高級別的安全性的高級功能。生物編碼激光將為生物合成和生物可編程激光設(shè)備的開發(fā)提供新的見解，為安全通信和智能傳感提供新的機(jī)會。

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相關(guān)論文以題為 Enzyme-Programmable Microgel Lasers for Information Encoding and Anti-Counterfeiting 發(fā)表在 《 A dvanced Materials 》期刊上。 通訊作者 是 新加坡南洋理工大學(xué) Yu-Cheng Chen 博士 。

參考文獻(xiàn)：

doi.org/10.1002/adma.202270075

doi.org/10.1002/adma.202107809