I metodi ottici analitici sono vitali per la società moderna perché consentono l'identificazione rapida e sicura di sostanze in solidi, liquidi o gas. Questi metodi si basano sulla diversa interazione della luce con queste sostanze in diverse parti dello spettro. Ad esempio, lo spettro ultravioletto ha accesso diretto alle transizioni elettroniche all'interno di una sostanza, mentre il terahertz è molto sensibile alle vibrazioni molecolari.
Un'immagine artistica dello spettro dell'impulso nell'infrarosso medio sullo sfondo del campo elettrico che genera l'impulso
Numerose tecnologie sviluppate nel corso degli anni hanno reso possibile l'iperspettroscopia e l'imaging, consentendo agli scienziati di osservare fenomeni come il comportamento delle molecole mentre si ripiegano, ruotano o vibrano, al fine di comprendere marcatori tumorali, gas serra, inquinanti e persino sostanze nocive. Queste tecnologie ultrasensibili si sono dimostrate utili in settori come la rilevazione di alimenti, il rilevamento biochimico e persino il patrimonio culturale, e possono essere utilizzate per studiare la struttura di reperti antichi, dipinti o materiali scultorei.
Una sfida di lunga data è stata la mancanza di sorgenti luminose compatte in grado di coprire un intervallo spettrale così ampio e di garantire una luminosità sufficiente. I sincrotroni possono fornire una copertura spettrale, ma non hanno la coerenza temporale dei laser e possono essere utilizzati solo in strutture di grandi dimensioni.
In un recente studio pubblicato su Nature Photonics, un team internazionale di ricercatori provenienti, tra gli altri, dall'Istituto Spagnolo di Scienze Fotoniche, dal Max Planck Institute for Optical Sciences, dalla Kuban State University e dal Max Born Institute for Nonlinear Optics and Ultrafast Spectroscopy, presenta una sorgente driver compatta e ad alta luminosità nel medio infrarosso. Combina una fibra a cristallo fotonico ad anello antirisonante gonfiabile con un nuovo cristallo non lineare. Il dispositivo fornisce uno spettro coerente da 340 nm a 40.000 nm con una luminosità spettrale da due a cinque ordini di grandezza superiore a quella di uno dei dispositivi di sincrotrone più luminosi.
Studi futuri utilizzeranno la durata dell'impulso a basso periodo della sorgente luminosa per eseguire analisi nel dominio del tempo di sostanze e materiali, aprendo nuove strade per metodi di misurazione multimodali in settori quali la spettroscopia molecolare, la chimica fisica o la fisica dello stato solido, hanno affermato i ricercatori.
Data di pubblicazione: 16-10-2023