Métodos ópticos analíticos são vitais para a sociedade moderna, pois permitem a identificação rápida e segura de substâncias em sólidos, líquidos ou gases. Esses métodos dependem da 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 terahertz é muito sensível às vibrações moleculares.
Uma imagem artística do espectro de pulso infravermelho médio no fundo do campo elétrico que gera o pulso
Muitas tecnologias desenvolvidas ao longo dos anos possibilitaram a hiperespectroscopia e a geração de imagens, permitindo aos cientistas observar fenômenos como o comportamento das moléculas ao se dobrarem, girarem ou vibrarem, a fim de compreender marcadores de câncer, gases de efeito estufa, poluentes e até substâncias nocivas. Essas tecnologias ultrassensíveis têm se mostrado úteis em áreas como detecção de alimentos, sensoriamento bioquímico e até mesmo patrimônio cultural, e podem ser usadas para estudar a estrutura de antiguidades, pinturas ou materiais escultóricos.
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 têm a coerência temporal dos lasers, e tais fontes de luz só podem ser usadas em instalações de usuários de grande porte.
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 driver de infravermelho médio compacta e de alto brilho. Ela combina uma fibra de cristal fotônico de anel antirressonante inflável com um novo cristal não linear. O dispositivo fornece 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 síncrotron mais brilhantes.
Estudos futuros usarão a duração do pulso de baixo período da fonte de luz para realizar análises de domínio de tempo de substâncias e materiais, abrindo novos caminhos para métodos de medição multimodal em áreas como espectroscopia molecular, química física ou física do estado sólido, disseram os pesquisadores.
Horário da publicação: 16 de outubro de 2023