Os métodos ópticos analíticos são vitais para a sociedade moderna porque permitem a identificação rápida e segura de substâncias em sólidos, líquidos ou gases. Esses métodos baseiam-se na interação da luz com essas substâncias em diferentes partes do espectro. Por exemplo, o espectro ultravioleta tem acesso direto às transições eletrônicas dentro de uma substância, enquanto o espectro de terahertz é muito sensível às vibrações moleculares.
Uma imagem artística do espectro de pulso infravermelho médio em um fundo de campo elétrico que gera o pulso.
Muitas tecnologias desenvolvidas ao longo dos anos possibilitaram a hiperespectroscopia e a obtenção de imagens, permitindo que cientistas observem fenômenos como o comportamento de moléculas enquanto se dobram, giram ou vibram, a fim de compreender marcadores de câncer, gases de efeito estufa, poluentes e até mesmo substâncias nocivas. Essas tecnologias ultrassensíveis têm se mostrado úteis em áreas como detecção de alimentos, sensoriamento bioquímico e até mesmo patrimônio cultural, podendo ser usadas para estudar a estrutura de antiguidades, pinturas ou materiais esculturais.
Um desafio de longa data tem sido a falta de fontes de luz compactas capazes de cobrir uma faixa espectral tão ampla e com brilho suficiente. Os síncrotrons podem fornecer cobertura espectral, mas não possuem a coerência temporal dos lasers, e essas fontes de luz só podem ser usadas em instalações de grande escala para usuários.
Em um estudo recente publicado na Nature Photonics, uma equipe internacional de pesquisadores do Instituto Espanhol de Ciências Fotônicas, do Instituto Max Planck de Ciências Ópticas, da Universidade Estadual de Kuban e do Instituto Max Born de Óptica Não Linear e Espectroscopia Ultrarrápida, entre outros, relata uma fonte de excitação compacta e de alto brilho no infravermelho médio. Ela combina uma fibra de cristal fotônico com anel antiressonante inflável com um novo cristal não linear. O dispositivo emite um espectro coerente de 340 nm a 40.000 nm com um brilho espectral de duas a cinco ordens de magnitude superior ao de um dos dispositivos de síncrotron mais brilhantes.
Estudos futuros utilizarão a curta duração do pulso da fonte de luz para realizar análises no domínio do tempo de substâncias e materiais, abrindo novos caminhos para métodos de medição multimodal em áreas como espectroscopia molecular, físico-química ou física do estado sólido, disseram os pesquisadores.
Data da publicação: 16 de outubro de 2023