液滴激光机制增加对界面力的了解

南洋理工大学（NTU）的研究人员发现了水滴谐振器的振荡机制，这种机制的激光沿着垂直平面的液滴与空气界面产生共振。这一发现可以增加对界面力的理解，特别是利用光学共振来放大力变化的可能性。

水滴激光器适用于生物应用，因为水能够将光线限制在最小的散射。它们还受益于在微腔中发生的激光振荡;增益介质或空腔引起的任何细微变化都可以放大。这会导致激光发射特性的显著变化。尽管如此，液滴谐振器和接口之间的光学相互作用的特殊性仍在很大程度上是未知的。

液滴谐振器几何形状受接触角的影响。Qiao等人供图。

NTU电子工程教授Yu-Cheng Chen领导的研究小组发现，当液滴与表面相互作用形成接触角时，界面之见的分子力会决定液滴振振器的几何形状。在新的机制中，Chen说垂直方向的"彩虹形"或"弧形"激光模式在液滴界面的两端来回反射，形成明显而强烈的激光发射。与常见的whispering-gallery模式不同，研究小组发现其激光机制对界面分子力更加敏感。"这种弧形模式的激光发射随着界面间疏水性的增加以及液滴接触角的增加而急剧增加，" Chen说。"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。

Chen的团队推断，随着液滴接触角的增加，新激光模式的品质因数显著提高。激光模式的振荡的路径也显著增加，这是用来解释调制现象的一项重要的进展。"这两个因素共同决定了激光发射与界面间分子力的强度，" Chen说。根据这一理论，该团队探索了使用液滴激光器监测生物接触面机械变化的可能性。不出所料，研究人员发现，由于多肽或蛋白质等生物分子的浓度非常低，从而导致了界面之间生物分子力的微弱变化可通过液滴激光的激光发射而被记录下来。研究人员说，这项技术还可用于疏水性相互作用的研究，这种相互作用在众多物理动力学和生物系统中发挥重要作用。

这项研究发表在《Advanced Photonics》上。(www.doi.org/10.1117/1.AP.3.1.016003).