Οι αναλυτικές οπτικές μέθοδοι είναι ζωτικής σημασίας για τη σύγχρονη κοινωνία, επειδή επιτρέπουν την ταχεία και ασφαλή αναγνώριση ουσιών σε στερεά, υγρά ή αέρια. Αυτές οι μέθοδοι βασίζονται στο φως που αλληλεπιδρά διαφορετικά με αυτές τις ουσίες σε διαφορετικά μέρη του φάσματος. Για παράδειγμα, το υπεριώδες φάσμα έχει άμεση πρόσβαση στις ηλεκτρονικές μεταβάσεις μέσα σε μια ουσία, ενώ το terahertz είναι πολύ ευαίσθητο στις μοριακές δονήσεις.
Μια καλλιτεχνική εικόνα του φάσματος παλμών μέσης υπέρυθρης ακτινοβολίας στο φόντο του ηλεκτρικού πεδίου που παράγει τον παλμό
Πολλές τεχνολογίες που έχουν αναπτυχθεί με την πάροδο των ετών έχουν επιτρέψει την υπερφασματοσκοπία και την απεικόνιση, επιτρέποντας στους επιστήμονες να παρατηρούν φαινόμενα όπως η συμπεριφορά των μορίων καθώς διπλώνουν, περιστρέφονται ή δονούνται, προκειμένου να κατανοήσουν τους καρκινικούς δείκτες, τα αέρια του θερμοκηπίου, τους ρύπους, ακόμη και τις επιβλαβείς ουσίες. Αυτές οι υπερευαίσθητες τεχνολογίες έχουν αποδειχθεί χρήσιμες σε τομείς όπως η ανίχνευση τροφίμων, η βιοχημική ανίχνευση, ακόμη και η πολιτιστική κληρονομιά, και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για τη μελέτη της δομής αρχαιοτήτων, ζωγραφικών έργων ή γλυπτικών υλικών.
Μια μακροχρόνια πρόκληση ήταν η έλλειψη συμπαγών πηγών φωτός ικανών να καλύψουν ένα τόσο μεγάλο φασματικό εύρος και επαρκή φωτεινότητα. Τα σύγχροτρα μπορούν να παρέχουν φασματική κάλυψη, αλλά δεν έχουν τη χρονική συνοχή των λέιζερ και τέτοιες πηγές φωτός μπορούν να χρησιμοποιηθούν μόνο σε εγκαταστάσεις χρηστών μεγάλης κλίμακας.
Σε μια πρόσφατη μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Nature Photonics, μια διεθνής ομάδα ερευνητών από το Ισπανικό Ινστιτούτο Φωτονικών Επιστημών, το Ινστιτούτο Max Planck για Οπτικές Επιστήμες, το Κρατικό Πανεπιστήμιο Kuban και το Ινστιτούτο Max Born για Μη Γραμμική Οπτική και Υπερταχεία Φασματοσκοπία, μεταξύ άλλων, αναφέρουν μια συμπαγή πηγή οδήγησης μέσης υπέρυθρης ακτινοβολίας υψηλής φωτεινότητας. Συνδυάζει μια φουσκωτή ίνα φωτονικού κρυστάλλου αντι-συντονισμένου δακτυλίου με έναν νέο μη γραμμικό κρύσταλλο. Η συσκευή παρέχει ένα συνεκτικό φάσμα από 340 nm έως 40.000 nm με φασματική φωτεινότητα δύο έως πέντε τάξεις μεγέθους υψηλότερη από μία από τις φωτεινότερες συσκευές σύγχροτρον.
Μελλοντικές μελέτες θα χρησιμοποιήσουν τη διάρκεια παλμού χαμηλής περιόδου της φωτεινής πηγής για να πραγματοποιήσουν ανάλυση χρονικού πεδίου ουσιών και υλικών, ανοίγοντας νέους δρόμους για πολυτροπικές μεθόδους μέτρησης σε τομείς όπως η μοριακή φασματοσκοπία, η φυσικοχημεία ή η φυσική στερεάς κατάστασης, ανέφεραν οι ερευνητές.
Ώρα δημοσίευσης: 16 Οκτωβρίου 2023