Store fremskritt, forskere utvikler ny koherent lyskilde med høy lysstyrke!

Analytiske optiske metoder er avgjørende for det moderne samfunnet fordi de muliggjør rask og sikker identifisering av stoffer i faste stoffer, væsker eller gasser. Disse metodene er avhengige av at lys interagerer forskjellig med disse stoffene i forskjellige deler av spekteret. For eksempel har det ultrafiolette spekteret direkte tilgang til elektroniske overganger inne i et stoff, mens terahertz er svært følsomt for molekylære vibrasjoner.

Et kunstnerisk bilde av det midt-infrarøde pulsspekteret i bakgrunnen av det elektriske feltet som genererer pulsen

Mange teknologier utviklet gjennom årene har muliggjort hyperspektroskopi og avbildning, slik at forskere kan observere fenomener som molekylers oppførsel når de folder seg, spinner eller vibrerer for å forstå kreftmarkører, klimagasser, forurensende stoffer og til og med skadelige stoffer. Disse ultrasensitive teknologiene har vist seg nyttige innen områder som matdeteksjon, biokjemisk sensing og til og med kulturarv, og kan brukes til å studere strukturen til antikviteter, malerier eller skulpturelle materialer.

En langvarig utfordring har vært mangelen på kompakte lyskilder som er i stand til å dekke et så stort spektralområde og ha tilstrekkelig lysstyrke. Synkrotroner kan gi spektral dekning, men de mangler den tidsmessige koherensen til lasere, og slike lyskilder kan bare brukes i storskala brukerfasiliteter.

I en fersk studie publisert i Nature Photonics rapporterer et internasjonalt team av forskere fra blant annet det spanske instituttet for fotoniske vitenskaper, Max Planck-instituttet for optiske vitenskaper, Kuban State University og Max Born-instituttet for ikke-lineær optikk og ultrahurtig spektroskopi en kompakt, høylys mid-infrarød driverkilde. Den kombinerer en oppblåsbar antiresonant ringfotonisk krystallfiber med en ny ikke-lineær krystall. Enheten leverer et koherent spektrum fra 340 nm til 40 000 nm med en spektral lysstyrke som er to til fem størrelsesordener høyere enn en av de lyseste synkrotronenhetene.

Fremtidige studier vil bruke lyskildens korte pulsvarighet til å utføre tidsdomeneanalyse av stoffer og materialer, noe som åpner opp nye veier for multimodale målemetoder innen områder som molekylærspektroskopi, fysisk kjemi eller faststoffysikk, sa forskerne.