Analityczne metody optyczne są niezwykle istotne dla współczesnego społeczeństwa, ponieważ umożliwiają szybką i bezpieczną identyfikację substancji w ciałach stałych, cieczach i gazach. Metody te opierają się na odmiennym oddziaływaniu światła z tymi substancjami w różnych częściach widma. Na przykład, widmo ultrafioletowe umożliwia bezpośredni dostęp do przejść elektronowych wewnątrz substancji, podczas gdy teraherc jest bardzo wrażliwy na drgania molekularne.
Artystyczny obraz widma impulsów w średniej podczerwieni na tle pola elektrycznego generującego impuls
Wiele technologii opracowanych na przestrzeni lat umożliwiło hiperspektroskopię i obrazowanie, umożliwiając naukowcom obserwację zjawisk, takich jak zachowanie cząsteczek podczas ich fałdowania, wirowania lub wibracji, w celu zrozumienia markerów nowotworowych, gazów cieplarnianych, zanieczyszczeń, a nawet substancji szkodliwych. Te ultraczułe technologie okazały się przydatne w takich dziedzinach jak wykrywanie żywności, pomiary biochemiczne, a nawet badania dziedzictwa kulturowego, i mogą być wykorzystywane do badania struktury zabytków, malowideł czy materiałów rzeźbiarskich.
Długotrwałym wyzwaniem był brak kompaktowych źródeł światła zdolnych do pokrycia tak szerokiego zakresu widmowego i zapewnienia odpowiedniej jasności. Synchrotrony mogą zapewnić pokrycie widmowe, ale brakuje im spójności czasowej laserów, a takie źródła światła mogą być stosowane jedynie w dużych obiektach użytkowych.
W niedawnym badaniu opublikowanym w czasopiśmie Nature Photonics, międzynarodowy zespół naukowców z Hiszpańskiego Instytutu Nauk Fotonicznych, Instytutu Nauk Optycznych im. Maxa Plancka, Uniwersytetu Państwowego na Kubanie oraz Instytutu Optyki Nieliniowej i Ultraszybkiej Spektroskopii im. Maxa Borna, przedstawił kompaktowe źródło promieniowania o wysokiej jasności, działające w zakresie średniej podczerwieni. Łączy ono w sobie nadmuchiwany, antyrezonansowy, pierścieniowy światłowód fotoniczny z nowatorskim kryształem nieliniowym. Urządzenie generuje spójne widmo w zakresie od 340 nm do 40 000 nm, charakteryzujące się jasnością widmową od dwóch do pięciu rzędów wielkości wyższą niż jedno z najjaśniejszych urządzeń synchrotronowych.
Naukowcy twierdzą, że w przyszłych badaniach wykorzystany zostanie krótki okres trwania impulsu źródła światła do analizy domeny czasu substancji i materiałów, co otworzy nowe możliwości dla multimodalnych metod pomiarowych w takich obszarach jak spektroskopia molekularna, chemia fizyczna czy fizyka ciała stałego.
Czas publikacji: 16-10-2023