تعتبر الطرق البصرية التحليلية حيوية للمجتمع الحديث لأنها تسمح بالتعرف السريع والآمن على المواد الموجودة في المواد الصلبة أو السوائل أو الغازات.تعتمد هذه الطرق على تفاعل الضوء بشكل مختلف مع هذه المواد في أجزاء مختلفة من الطيف.على سبيل المثال، يتمتع الطيف فوق البنفسجي بإمكانية الوصول المباشر إلى التحولات الإلكترونية داخل المادة، في حين أن التيراهيرتز حساس جدًا للاهتزازات الجزيئية.
صورة فنية لطيف النبض بالأشعة تحت الحمراء المتوسطة في خلفية المجال الكهربائي الذي يولد النبض
لقد مكنت العديد من التقنيات التي تم تطويرها على مر السنين من إجراء التحليل الطيفي الفائق والتصوير، مما سمح للعلماء بمراقبة ظواهر مثل سلوك الجزيئات أثناء طيها أو دورانها أو اهتزازها من أجل فهم علامات السرطان والغازات الدفيئة والملوثات وحتى المواد الضارة.وقد أثبتت هذه التقنيات فائقة الحساسية فائدتها في مجالات مثل الكشف عن الأغذية، والاستشعار الكيميائي الحيوي، وحتى التراث الثقافي، ويمكن استخدامها لدراسة بنية الآثار أو اللوحات أو المواد النحتية.
كان التحدي الطويل الأمد هو الافتقار إلى مصادر الضوء المدمجة القادرة على تغطية هذا النطاق الطيفي الكبير والسطوع الكافي.يمكن أن توفر السنكروترونات تغطية طيفية، لكنها تفتقر إلى التماسك الزمني لليزر، ولا يمكن استخدام مصادر الضوء هذه إلا في مرافق المستخدم واسعة النطاق.
في دراسة حديثة نشرت في Nature Photonics، أفاد فريق دولي من الباحثين من المعهد الإسباني للعلوم الضوئية، ومعهد ماكس بلانك للعلوم البصرية، وجامعة ولاية كوبان، ومعهد ماكس بورن للبصريات غير الخطية والتحليل الطيفي فائق السرعة، من بين آخرين، مصدر تشغيل مدمج وعالي السطوع للأشعة تحت الحمراء المتوسطة.فهو يجمع بين ألياف كريستالية فوتونية حلقية قابلة للنفخ ومضادة للرنين مع بلورة غير خطية جديدة.يوفر الجهاز طيفًا متماسكًا من 340 نانومتر إلى 40000 نانومتر مع سطوع طيفي يتراوح من ضعفين إلى خمسة أوامر من حيث الحجم أعلى من أحد أجهزة السنكروترون الأكثر سطوعًا.
وقال الباحثون إن الدراسات المستقبلية ستستخدم مدة النبضة المنخفضة لمصدر الضوء لإجراء تحليل المجال الزمني للمواد والمواد، مما يفتح آفاقًا جديدة لطرق القياس متعدد الوسائط في مجالات مثل التحليل الطيفي الجزيئي أو الكيمياء الفيزيائية أو فيزياء الحالة الصلبة.
وقت النشر: 16 أكتوبر 2023