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 gebaseerd op een verschillende interactie van licht met deze stoffen in verschillende delen van het spectrum.Het ultraviolette spectrum heeft bijvoorbeeld directe toegang tot elektronische overgangen in een stof, terwijl terahertz erg gevoelig is voor moleculaire trillingen.
Een artistiek beeld van het midden-infrarode pulsspectrum op de achtergrond van het elektrische veld dat de puls genereert
Veel technologieën die in de loop der jaren zijn ontwikkeld, hebben hyperspectroscopie en beeldvorming mogelijk gemaakt, waardoor wetenschappers fenomenen kunnen observeren zoals het gedrag van moleculen terwijl ze vouwen, draaien of trillen om kankermarkers, broeikasgassen, verontreinigende stoffen en zelfs schadelijke stoffen te begrijpen.Deze ultragevoelige technologieën zijn nuttig gebleken op gebieden als voedseldetectie, biochemische detectie en zelfs cultureel erfgoed, en kunnen worden gebruikt om de structuur van antiquiteiten, schilderijen of sculpturale materialen te bestuderen.
Een al lang bestaande uitdaging is het gebrek aan compacte lichtbronnen die zo’n groot spectraal bereik en voldoende helderheid kunnen bestrijken.Synchrotrons kunnen spectrale dekking bieden, maar ze missen de temporele coherentie van lasers, en dergelijke lichtbronnen kunnen alleen worden gebruikt in grootschalige gebruikersfaciliteiten.
In een recente studie gepubliceerd in Nature Photonics rapporteert een internationaal team van onderzoekers van onder meer het Spaanse Instituut voor Fotonische Wetenschappen, het Max Planck Instituut voor Optische Wetenschappen, Kuban State University en het Max Born Instituut voor Niet-lineaire Optica en Ultrasnelle Spectroscopie een compacte, midden-infrarood driverbron met hoge helderheid.Het combineert een opblaasbare antiresonante 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 die twee tot vijf ordes van grootte hoger is dan die van een van de helderste synchrotronapparaten.
Toekomstige studies zullen de pulsduur van de lichtbron met een lage periode gebruiken om tijddomeinanalyses van stoffen en materialen uit te voeren, waardoor nieuwe wegen worden geopend voor multimodale meetmethoden op gebieden als moleculaire spectroscopie, fysische chemie of vaste-stoffysica, aldus de onderzoekers.
Posttijd: 16 oktober 2023