Optical microfluidic waveguides and solution lasers of colloidal semiconductor quantum wells

Mikroakışkanlar, bakım-noktası-sistemleri, çip üzerinde laboratuvar (LOC) cihazları ve ilaç dağıtımı ve ayrıştırılması gibi birçok uygulama sunan önemli bir teknoloji platformu haline gelmiştir. Bu teknolojinin tam potansiyeline ulaşması için ve uygulama yelpazesini genişletmek amacıyla birçok bileşen kullanılmakta ve iyileştirilmesi üzerine çalışılmaktadır. Mikroakışkanların önemli uygulamalarından birisi de mikroakışkan lazerlerdir. Mikroakışkan lazerler akış sitometrisinde sensor olarak ve kimyasal ve biyolojik reaksiyonları kontrol ederken ışık kaynağı olarak kullanılmaktadır. Literatürde, florosan boyaların kullanıldığı mikroakışkan sıvı-sıvı dalga kılavuzlarında lazer ışıması ve çoğaltılmış anlık ışıma bildirilmiştir. Bu cihazların performansı lazer için arzu edilen optik özelliklere sahip olan nano-levhalar olarak da bilinen kolloidal yarıiletken kuantum kuyuları kullanılarak önemli ölçüde geliştirilebilir. Bu tez çalışmasında, önceki çalişmalardan farklı olarak, polidimetilsiloksan (PDMS) ile kapsüllenmiş bir mikroakışkan kanalda Fabry-Pérot boşluğu kullanılarak koloidal nano-levhalar ile sıvıda-lazer elde edilmiştir. Mikroakışkan cihazlar yumuşak litografi kullanılarak imal edilmiştir ve nano-levhalardan optik kazancın gözlemlenmesi için bir platform olarak kullanılmıştır. Üretim kolaylığı, çözücü uyumluluğu, şeffaflık ve bulunabilirlik gibi birçok avantajı nedeniyle PDMS mikroakışkan cihazımız için temel malzeme olarak seçilmiştir. PDMS esnek yapısı sayesinde lazer ortamının mikroakışkan ağlara kolay entegrasyonunu sağlayabilir. Rekor seviyede düşük optik kazanç eşikleri kılcal ve basınçla çalışan akışlar kullanılarak elde edilmiştir. Tek modlu kırmızı lazer ışımaları kılcal kuvvetler kullanılarak çip üstü Fabry-Pérot çınlaç yapısında gösterilmiştir. Basınçla çalışan akış kullanılalarak, sıvı-sıvı dalga kılavuzundan optik kazanımın gözlenmiştir. Bu mikro-fabrikasyon yöntemiyle elde edilmiş nano-levha bazlı sıvı lazerler, mikroakışkanlar ve tümleşik optik uygulamaları için kompakt ve ucuz ışık kaynakları olmaya adaydır.