Аналітичні оптичні методи життєво важливі для сучасного суспільства, оскільки вони дозволяють швидко та безпечно ідентифікувати речовини у твердих тілах, рідинах або газах. Ці методи базуються на різній взаємодії світла з цими речовинами в різних частинах спектра. Наприклад, ультрафіолетовий спектр має прямий доступ до електронних переходів всередині речовини, тоді як терагерцовий дуже чутливий до молекулярних коливань.
Художнє зображення спектру імпульсів середнього інфрачервоного діапазону на тлі електричного поля, яке генерує імпульс
Багато технологій, розроблених протягом багатьох років, дозволили проводити гіперспектроскопію та візуалізацію, що дозволяє вченим спостерігати такі явища, як поведінка молекул під час їх згортання, обертання або вібрації, щоб зрозуміти маркери раку, парникові гази, забруднювачі та навіть шкідливі речовини. Ці надчутливі технології виявилися корисними в таких галузях, як виявлення продуктів харчування, біохімічне зондування та навіть культурна спадщина, і можуть бути використані для вивчення структури старожитностей, картин або скульптурних матеріалів.
Давньою проблемою була відсутність компактних джерел світла, здатних охоплювати такий широкий спектральний діапазон і мати достатню яскравість. Синхротрони можуть забезпечити спектральне покриття, але їм бракує часової когерентності лазерів, і такі джерела світла можуть використовуватися лише у великих користувацьких установках.
У нещодавньому дослідженні, опублікованому в Nature Photonics, міжнародна команда дослідників з Іспанського інституту фотонних наук, Інституту оптичних наук імені Макса Планка, Кубанського державного університету та Інституту нелінійної оптики та надшвидкої спектроскопії імені Макса Борна, серед інших, повідомляє про компактне джерело випромінювання високої яскравості в середньому інфрачервоному діапазоні. Воно поєднує в собі надувне антирезонансне кільцеве фотонно-кристалічне волокно з новим нелінійним кристалом. Пристрій забезпечує когерентний спектр від 340 нм до 40 000 нм зі спектральною яскравістю на два-п'ять порядків вище, ніж у одного з найяскравіших синхротронних пристроїв.
За словами дослідників, майбутні дослідження використовуватимуть тривалість імпульсу малого періоду джерела світла для проведення аналізу речовин і матеріалів у часовій області, що відкриватиме нові можливості для мультимодальних методів вимірювання в таких галузях, як молекулярна спектроскопія, фізична хімія або фізика твердого тіла.
Час публікації: 16 жовтня 2023 р.