SPIE 水滴接触角显著增加激光发射，来自乔等人
，doi 10
1117/1
美国联合通讯社(Associated Press)
三
一个
016003
信用:乔等
水滴表面的微小分子力可以在激光输出发射中发挥重要作用
作为生命最基本的基质，水通过与生物分子和生物体的相互作用，驱动着许多重要的生物活动
研究与水有关的相互作用的机械效应有助于理解生物化学过程
根据南洋理工大学(NTU)电子工程教授陈玉成的说法，“由于水与表面相互作用，生物界面的疏水性主要决定了水的机械平衡
界面上的分子疏水性可以作为监测细微生物分子相互作用和动力学的基础
" 水滴已经被用来形成生物微透镜，利用水固有的能力以最小的散射限制光
微滴激光器受益于微腔中的激光振荡，因此由增益介质或腔引起的任何细微变化都可以被放大，从而导致激光发射特性的显著变化
虽然微滴激光器已经成为生物化学/物理研究和生物医学应用的尖端平台，但是微滴谐振器和界面之间的光学相互作用仍然是未知的
据《高级光子学》报道，陈的团队最近发现，当水滴与表面相互作用形成接触角时，界面分子力决定了水滴谐振器的几何形状
界面上剧烈的机械变化在液滴谐振器的光学振荡中起着重要作用
陈的团队发现了液滴谐振器的振荡机制，其中激光沿垂直平面内的液滴-空气界面共振
陈指出，这种垂直定向的“彩虹状”或“弧形”激光模式在液滴界面的两端之间来回反射，形成独特且极强的激光发射
陈的团队注意到，与常见的回音壁模式()不同，这个新发现的激光机制对界面分子力更为敏感
陈认为:“随着界面疏水性和液滴接触角的增加，这种类弧模式的激光发射显著增加
" (一)液滴激光托管弧状模式示意图
分子层沉积在反射镜和液滴之间
液滴-固体界面张力、固体表面张力和液滴表面张力通常决定接触角
(二)不同接触角下的铝振荡路径(上)和模拟的铝模式电场分布(下)
左侧:接触角不同的液滴的侧视轮廓
右图:泵送后液滴的光学图像
黄色方框，激光发射区域
具有不同界面张力的液滴谐振器的光谱
接触角和光谱积分激光输出作为液滴中牛血清白蛋白的不同生物分子浓度的函数
信用:乔等
为了解释这种调制现象，陈的团队还发现，随着液滴接触角的增加，新激光模式的品质因子显著增加
液滴中激射模式的振荡路径数量急剧增加
陈说:“这两个因素共同决定了激光发射随着界面分子力的增强而增强。”
基于他们的发现，陈的团队探索了利用微滴激光记录生物界面机械变化的可能性
正如预期的那样，他们发现，由非常低浓度的生物分子(如肽或蛋白质)引起的界面生物分子力的微小变化可以通过液滴激光器的激光发射来记录
根据陈的说法，“这项工作证明了微滴谐振器中的一个重要调制机制，并显示了利用光学谐振器来放大分子间力的变化的潜力
激光机制的见解为使用微激光仪研究生物力学相互作用和界面物理开辟了新的前景
由于液滴激光器可以为研究界面上的分子间物理相互作用提供一个新的平台，因此它们对于研究疏水相互作用特别有用，疏水相互作用在许多物理动力学和生物系统中起着至关重要的作用
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