I metodi ottici analitici sono vitali per la società moderna perché consentono l'identificazione rapida e sicura di sostanze presenti in solidi, liquidi o gas.Questi metodi si basano sulla luce che interagisce in modo diverso 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 i terahertz sono molto sensibili alle vibrazioni molecolari.
Un'immagine artistica dello spettro degli impulsi del medio infrarosso sullo sfondo del campo elettrico che genera l'impulso
Molte tecnologie sviluppate nel corso degli anni hanno consentito l’iperspettroscopia e l’imaging, consentendo agli scienziati di osservare fenomeni come il comportamento delle molecole mentre si piegano, ruotano o vibrano per comprendere i marcatori del cancro, i gas serra, gli inquinanti e persino le sostanze nocive.Queste tecnologie ultrasensibili si sono rivelate utili in settori quali il rilevamento degli alimenti, il rilevamento biochimico e persino il patrimonio culturale e possono essere utilizzate per studiare la struttura di antichità, dipinti o materiali scultorei.
Una sfida di lunga data è stata la mancanza di sorgenti luminose compatte in grado di coprire una gamma spettrale così ampia e una luminosità sufficiente.I sincrotroni possono fornire copertura spettrale, ma non hanno la coerenza temporale dei laser e tali sorgenti luminose possono essere utilizzate solo in strutture per utenti su larga scala.
In un recente studio pubblicato su Nature Photonics, un team internazionale di ricercatori dell'Istituto spagnolo di scienze fotoniche, dell'Istituto Max Planck per le scienze ottiche, dell'Università statale di Kuban e dell'Istituto Max Born per l'ottica non lineare e la spettroscopia ultraveloce, tra gli altri, riferiscono una sorgente driver a medio infrarosso compatta e ad alta luminosità.Combina una fibra di 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 aree come la spettroscopia molecolare, la chimica fisica o la fisica dello stato solido, hanno detto i ricercatori.
Orario di pubblicazione: 16 ottobre 2023