Analytische optische methoden zijn van vitaal belang voor de moderne samenleving omdat ze de snelle en veilige identificatie van stoffen in vaste stoffen, vloeistoffen of gassen mogelijk maken. Deze methoden zijn afhankelijk van het licht dat anders in wisselwerking staat met deze stoffen in verschillende delen van het spectrum. Het ultraviolette spectrum heeft bijvoorbeeld directe toegang tot elektronische overgangen in een stof, terwijl Terahertz zeer gevoelig is voor moleculaire trillingen.
Een artistiek beeld van het midden-infraroodpulsspectrum op de achtergrond van het elektrische veld dat de puls genereert
Veel technologieën die door de jaren heen zijn ontwikkeld, hebben hyperspectroscopie en beeldvorming mogelijk gemaakt, waardoor wetenschappers fenomenen kunnen observeren, zoals het gedrag van moleculen terwijl ze vouwen, spinnen of vibreren om kankermarkers, broeikasgassen, verontreinigende stoffen en zelfs schadelijke stoffen te begrijpen. Deze ultrasgevoelige technologieën zijn nuttig gebleken in gebieden zoals voedseldetectie, biochemische detectie en zelfs cultureel erfgoed, en kunnen worden gebruikt om de structuur van antiquiteiten, schilderijen of sculpturale materialen te bestuderen.
Een langdurige uitdaging was het ontbreken van compacte lichtbronnen die in staat zijn om zo'n groot spectraal bereik en voldoende helderheid te dekken. Synchrotrons kunnen spectrale dekking bieden, maar ze missen de tijdelijke samenhang van lasers en dergelijke lichtbronnen kunnen alleen worden gebruikt in grootschalige gebruikersfaciliteiten.
In een recente studie gepubliceerd in Nature Photonics, een internationaal team van onderzoekers van het Spaanse Instituut voor fotonische wetenschappen, het Max Planck Institute for Optical Sciences, Kuban State University en het Max Born Institute for Nonlinear Optics and UltrasFast Spectroscopy, rapporteren onder andere een compacte, hoge-rechte midden-infrarood-bestuurder. Het combineert een opblaasbare anti-resonante ring fotonische kristalvezel met een nieuw niet-lineair kristal. Het apparaat levert een coherent spectrum van 340 nm tot 40.000 nm met een spectrale helderheid twee tot vijf orden van grootte hoger dan een van de helderste synchrotron -apparaten.
Toekomstige studies zullen de pulsduur van de lichtbron lage periode gebruiken om tijddomeinanalyse van stoffen en materialen uit te voeren, nieuwe wegen openen voor multimodale meetmethoden in gebieden zoals moleculaire spectroscopie, fysische chemie of fysica van vaste toestand, zeiden de onderzoekers.
Posttijd: 16-2023 oktober