单细胞激光器真的问世了吗？

         都世民

科学网博文“科学家制造出细胞激光器 ”【1】引起我关注，与此同时我又关注到科学出版社发表的博文【2】“美国在光学与光子学领域的五个重大挑战性问题 ”， 文中指出：美国光学与光子学界如何能发明一种将光子和电子元件无缝集成在一起的主流平台。美国光学与光子学界如何研发出新的光源和成像工具，使光学制造业的分辨率提升一个甚至多个量级？这两个关键问题都与文【1】有关联。文【2】是美国国家科学院 美国国家科学研究委员会编写，“光学与光子学—美国不可或缺的关键技术 ” ，曹健林翻译。 

不难看出这两者有矛盾。为此笔者怀疑文【1】的说法有问题。

文【1】叙述中能说明是研究者发明了细胞激光器 吗？

哈佛大学医学院的两位光物理学家Seok Hyun Yun和Matjaž Humar，利用油滴反射和放大光线使单细胞产生激光。Yun在2011年曾经报道过一种能产生激光的细胞，先利用基因工程技术让细胞表达荧光蛋白，然后将表达荧光蛋白的细胞放置于一对镜子中间，或者是细胞借助镜子的反射制造激光。最新这一技术更进一步，是让细胞自己独立产生激光。将这种激光细胞植入身体内，可以制造出体内激光光源，这一技术核心是将含有荧光的聚苯乙烯滴注射到细胞内，可通过改变聚苯乙烯滴直径获得不同发射波长的激光。

2015年07月25日，中国科技网-科技日报：以“吞下”微激光器让活细胞发光为题，报道英国苏格兰圣·安德鲁大学研究人员，把一种微小的激光谐振腔植入人体活细胞内，一经激光照射就会发出荧光。【3】
   据物理学家组织网2015年7月2报道，研究小组多年来一直在探索以单细胞为基体，寻求在活组织内，让单细胞发荧光，以便在这些细胞工作时进行实时跟踪，揭示人体内部机制。
   以往他们所用的激光谐振腔都比单细胞大，是纳米技术助推这一构想能更小，使激光谐振腔能放入单细胞内。科学家曾把水母细胞中的绿色荧光蛋白引入到人类细胞中，然后用谐振腔增强发光。研究人员将激光谐振腔植入单细胞内，在细胞内形成一个微小的泡泡——当一束激光照射时，激光谐振腔受照射后产生谐振而增强，谐振腔内的荧光物质就会发光。发出的光的波长取决于泡泡的大小和折射率。这种荧光物质发光会持续一段较长的周期，使细胞内传感，自适应成像成为可能。

激光器能发射激光的装置。按工作介质分，激光器可分为气体激光器、固体激光器、半导体激光器和染料激光器4大类。近来还发展了自由电子激光器，大功率激光器通常都是脉冲式输出。【4】

除自由电子激光器外，各种激光器的基本工作原理均相同。产生激光的必不可少的条件是粒子数反转和增益大于损耗，所以装置中必不可少的组成部分有激励（或抽运）源、具有亚稳态能级的工作介质两个部分。激励是工作介质吸收外来能量后激发到激发态，为实现并维持粒子数反转创造条件。激励方式有光学激励、电激励、化学激励和核能激励等。工作介质具有亚稳能级是使受激辐射占主导地位，从而实现光放大。激光器中常见的组成部分还有谐振腔，但谐振腔（ 见光学谐振腔）并非必不可少的组成部分，谐振腔可使腔内的光子有一致的频率、相位和运行方向，从而使激光具有良好的方向性和相干性。而且，它可以很好地缩短工作物质的长度，还能通过改变谐振腔长度来调节所产生激光的模式（即选模），所以一般激光器都具有谐振腔。

文【1】认为发明了单细胞激光器 ，如果这一看法成立，这里所说的激光器没有光源，只有工作介质，有谐振腔。它能发光，其光源是外加的，不在单细胞内，所以笔者认为文【1】说法不成立。

参考资料

【1】科学家制造出细胞激光器 ，2015-7-28 22:29 |，本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-41174-908975.html  此文来自科学网孙学军博客，http://www.nature.com/news/oil-droplets-turn-cells-into-tiny-lasers-1.18061 

【2】美国在光学与光子学领域的五个重大挑战性问题， 2015-7-31 08:37

本文引用地址：http://blog.sciencenet.cn/blog-528739-909490.html  此文来自科学网科学出版社博客，转载请注明出处。 

【3】“吞下”微激光器让活细胞发光，来源：中国科技网-科技日报 2015年07月25日　。

【4】激光器，见百度词条。