Els mètodes òptics analítics són vitals per a la societat moderna perquè permeten la identificació ràpida i segura de substàncies en sòlids, líquids o gasos. Aquests mètodes es basen en que la llum interacciona de manera diferent amb aquestes substàncies en diferents parts de l'espectre. Per exemple, l'espectre ultraviolat té accés directe a les transicions electròniques dins d'una substància, mentre que el terahertz és molt sensible a les vibracions moleculars.
Una imatge artística de l'espectre del pols d'infraroig mitjà al fons del camp elèctric que genera el pols
Moltes tecnologies desenvolupades al llarg dels anys han permès la hiperespectroscòpia i la imatge, permetent als científics observar fenòmens com el comportament de les molècules quan es pleguen, giren o vibren per entendre els marcadors del càncer, els gasos d'efecte hivernacle, els contaminants i fins i tot les substàncies nocives. Aquestes tecnologies ultrasensibles han demostrat ser útils en àrees com la detecció d'aliments, la detecció bioquímica i fins i tot el patrimoni cultural, i es poden utilitzar per estudiar l'estructura d'antiguitats, pintures o materials escultòrics.
Un repte de llarga data ha estat la manca de fonts de llum compactes capaços de cobrir un rang espectral tan gran i una brillantor suficient. Els sincrotrons poden proporcionar cobertura espectral, però no tenen la coherència temporal dels làsers, i aquestes fonts de llum només es poden utilitzar en instal·lacions d'usuaris a gran escala.
En un estudi recent publicat a Nature Photonics, un equip internacional d'investigadors de l'Institut Espanyol de Ciències Fotòniques, l'Institut Max Planck de Ciències Òptiques, la Universitat Estatal de Kuban i l'Institut Max Born d'Òptica No Lineal i Espectroscòpia Ultraràpida, entre d'altres, informa una font de controlador d'infrarojos mitjans compactes i d'alta brillantor. Combina una fibra de cristall fotònic d'anell anti-ressonant inflable amb un nou cristall no lineal. El dispositiu ofereix un espectre coherent de 340 nm a 40.000 nm amb una brillantor espectral de dos a cinc ordres de magnitud superior a un dels dispositius de sincrotró més brillants.
Els estudis futurs utilitzaran la durada del pols de baix període de la font de llum per realitzar anàlisis en el domini del temps de substàncies i materials, obrint noves vies per a mètodes de mesura multimodal en àrees com l'espectroscòpia molecular, la química física o la física de l'estat sòlid, van dir els investigadors.
Hora de publicació: 16-octubre-2023