Analytiske optiske metoder er afgørende for det moderne samfund, fordi de muliggør hurtig og sikker identifikation af stoffer i faste stoffer, væsker eller gasser. Disse metoder er afhængige af, at lys interagerer forskelligt med disse stoffer i forskellige dele af spektret. For eksempel har det ultraviolette spektrum direkte adgang til elektroniske overgange inde i et stof, mens terahertz er meget følsomt over for molekylære vibrationer.
Et kunstnerisk billede af det midt-infrarøde pulsspektrum i baggrunden af det elektriske felt, der genererer pulsen
Mange teknologier, der er udviklet gennem årene, har muliggjort hyperspektroskopi og billeddannelse, hvilket gør det muligt for forskere at observere fænomener som molekylers opførsel, når de folder, roterer eller vibrerer, for at forstå kræftmarkører, drivhusgasser, forurenende stoffer og endda skadelige stoffer. Disse ultrafølsomme teknologier har vist sig nyttige inden for områder som fødevaredetektion, biokemisk registrering og endda kulturarv og kan bruges til at studere strukturen af antikviteter, malerier eller skulpturelle materialer.
En langvarig udfordring har været manglen på kompakte lyskilder, der er i stand til at dække et så stort spektralområde og tilstrækkelig lysstyrke. Synkrotroner kan give spektral dækning, men de mangler laseres tidsmæssige kohærens, og sådanne lyskilder kan kun bruges i store brugerfaciliteter.
I et nyligt studie offentliggjort i Nature Photonics rapporterer et internationalt forskerhold fra blandt andet det spanske institut for fotoniske videnskaber, Max Planck-instituttet for optiske videnskaber, Kuban State University og Max Born-instituttet for ikke-lineær optik og ultrahurtig spektroskopi en kompakt, højlys mid-infrarød driverkilde. Den kombinerer en oppustelig antiresonant ringfotonisk krystalfiber med en ny ikke-lineær krystal. Enheden leverer et kohærent spektrum fra 340 nm til 40.000 nm med en spektral lysstyrke, der er to til fem størrelsesordener højere end en af de lyseste synkrotronenheder.
Fremtidige studier vil bruge lyskildens korte pulsvarighed til at udføre tidsdomæneanalyse af stoffer og materialer, hvilket åbner nye veje for multimodale målemetoder inden for områder som molekylærspektroskopi, fysisk kemi eller faststoffysik, sagde forskerne.
Opslagstidspunkt: 16. oktober 2023