Аналитичните оптични методи са жизненоважни за съвременното общество, защото позволяват бързо и безопасно идентифициране на вещества в твърди вещества, течности или газове. Тези методи разчитат на светлина, взаимодействаща по различен начин с тези вещества в различни части на спектъра. Например ултравиолетовият спектър има директен достъп до електронни преходи вътре в веществото, докато терахерцът е много чувствителен към молекулярни вибрации.
Художествено изображение на средния инфрачервен импулсен спектър на фона на електрическото поле, което генерира импулса
Много технологии, разработени през годините, позволиха хиперспектроскопия и изображения, позволявайки на учените да наблюдават явления като поведението на молекулите, докато се сгъват, въртят или вибрират, за да разберат раковите маркери, парниковите газове, замърсителите и дори вредните вещества. Тези ултрачувствителни технологии се оказаха полезни в области като откриване на храни, биохимични сензори и дори културно наследство и могат да се използват за изследване на структурата на антики, картини или скулптурни материали.
Дългогодишно предизвикателство е липсата на компактни източници на светлина, способни да покрият толкова голям спектрален диапазон и достатъчна яркост. Синхротроните могат да осигурят спектрално покритие, но им липсва времевата кохерентност на лазерите и такива източници на светлина могат да се използват само в широкомащабни потребителски съоръжения.
В скорошно проучване, публикувано в Nature Photonics, международен екип от изследователи от Испанския институт по фотонни науки, Института за оптични науки Макс Планк, Кубанския държавен университет и Института Макс Борн за нелинейна оптика и ултрабърза спектроскопия, наред с други, докладват компактен източник на средно инфрачервен драйвер с висока яркост. Той съчетава надуваемо антирезонансно пръстеновидно фотонно кристално влакно с нов нелинеен кристал. Устройството предоставя кохерентен спектър от 340 nm до 40 000 nm със спектрална яркост от два до пет порядъка по-висока от едно от най-ярките синхротронни устройства.
Бъдещи проучвания ще използват продължителността на импулса с нисък период на светлинния източник за извършване на анализ във времева област на вещества и материали, отваряйки нови пътища за мултимодални методи за измерване в области като молекулярна спектроскопия, физична химия или физика на твърдото тяло, казаха изследователите.
Време на публикуване: 16 октомври 2023 г