שיטות אופטיות אנליטיות חיוניות לחברה המודרנית משום שהן מאפשרות זיהוי מהיר ובטוח של חומרים במוצקים, נוזלים או גזים. שיטות אלו מסתמכות על אינטראקציה שונה של אור עם חומרים אלה בחלקים שונים של הספקטרום. לדוגמה, לספקטרום האולטרה סגול יש גישה ישירה למעברים אלקטרוניים בתוך חומר, בעוד שטרה-הרץ רגיש מאוד לתנודות מולקולריות.
תמונה אמנותית של ספקטרום הפולסים באינפרא אדום אמצעי ברקע השדה החשמלי שמייצר את הפולס
טכנולוגיות רבות שפותחו במהלך השנים אפשרו היפרספקטרוסקופיה והדמיה, מה שאפשר למדענים לצפות בתופעות כגון התנהגות מולקולות כשהן מתקפלות, מסתובבות או רוטטות על מנת להבין סמני סרטן, גזי חממה, מזהמים ואפילו חומרים מזיקים. טכנולוגיות רגישות במיוחד אלו הוכיחו את עצמן כיעילות בתחומים כמו גילוי מזון, חישה ביוכימית ואפילו מורשת תרבותית, וניתן להשתמש בהן לחקר מבנה של עתיקות, ציורים או חומרים פיסוליים.
אתגר ארוך שנים היה היעדר מקורות אור קומפקטיים המסוגלים לכסות טווח ספקטרלי כה גדול ובהירות מספקת. סינכרוטרונים יכולים לספק כיסוי ספקטרלי, אך חסרה להם הקוהרנטיות הזמנית של לייזרים, וניתן להשתמש במקורות אור כאלה רק במתקנים גדולים.
במחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature Photonics, צוות בינלאומי של חוקרים מהמכון הספרדי למדעי הפוטוניקה, מכון מקס פלאנק למדעי האופטיקה, אוניברסיטת קובאן, ומכון מקס בורן לאופטיקה לא לינארית וספקטרוסקופיה אולטרה-מהירה, בין היתר, מדווחים על מקור דרייבר קומפקטי ובעל בהירות גבוהה לאינפרא אדום בינוני. הוא משלב סיב גביש פוטוני טבעתי אנטי-רזוננטי מתנפח עם גביש לא לינארי חדשני. המכשיר מספק ספקטרום קוהרנטי מ-340 ננומטר עד 40,000 ננומטר עם בהירות ספקטרלית גבוהה בשניים עד חמישה סדרי גודל מאחד ממכשירי הסינכרוטרון הבהירים ביותר.
מחקרים עתידיים ישתמשו במשך הפולס הקצר של מקור האור כדי לבצע ניתוח בתחום הזמן של חומרים וחומרים, ובכך יפתחו אפיקים חדשים לשיטות מדידה רב-מודאליות בתחומים כמו ספקטרוסקופיה מולקולרית, כימיה פיזיקלית או פיזיקת מצב מוצק, אמרו החוקרים.
זמן פרסום: 16 באוקטובר 2023