Sageduskamm tuvastab molekulid iga 20 nanosekundi järel – Physics World

Sageduskammid – spetsiaalsed laserid, mis toimivad nagu valguse mõõtepulk – kasutatakse tavaliselt proovis tundmatute molekulide tuvastamiseks, tuvastades, milliseid valguse sagedusi need neelavad. Vaatamata hiljutistele edusammudele on tehnikal siiski raskusi spektrite salvestamisega nanosekundilise aja jooksul, mis on iseloomulik paljudele füüsikalis-keemilistele ja bioloogilistele protsessidele.

Teadlased USA riiklik standardite ja tehnoloogia instituut (NIST) Gaithersburys, Marylandis, Toptica Photonics AG ja Colorado ülikool, Boulder on nüüd selle puudusega tegelenud, töötades välja sageduskammisüsteemi, mis suudab tuvastada proovis konkreetseid molekule iga 20 nanosekundi järel. Nende saavutus tähendab, et seda tehnoloogiat saab kasutada kiiresti liikuvate protsesside vaheetappide lahendamiseks, näiteks need, mis esinevad hüperhelikiirusega reaktiivmootorites ja valkude voltimisel.

Molekulaarsete sõrmejälgede tuvastamine

Uues töös NIST projektijuht David Long ja kolleegid genereerisid elektro-optiliste modulaatorite abil elektromagnetilise spektri lähi-infrapuna piirkonnas kaks optilise sagedusega kammi. Seejärel kasutasid nad neid kammi pumplaserina seadme jaoks, mida tuntakse optilise parameetrilise ostsillaatorina, mis teisendab kammid spektraalselt keskmise infrapunakiirguse valgusesse. See tõlge on oluline, kuna keskmise infrapuna piirkonnas on nii palju tugevaid valguse neeldumisomadusi (eriti biomaterjalides), et seda tuntakse "sõrmejäljepiirkonnana". Kammide suur võimsus ja koherentsus koos nende sageduse "hammaste" laia vahekaugusega võimaldavad neid molekulaarseid joonte kujundeid salvestada suurel kiirusel.

Lisaks sellele, et uus seade on väga tõhus, on see ka suhteliselt lihtne. "Paljud muud lähenemisviisid kahe kammiga spektroskoopia jaoks keskmise infrapunakiirguse jaoks nõuavad kahte eraldi kammi, mis peavad olema üksteisega tihedalt lukustatud, " selgitab Long. "See tähendab oluliselt suurenenud eksperimentaalset keerukust. Veelgi enam, varasematel tehnikatel ei olnud üldiselt nii suurt võimsust ega võimalust reguleerida kammivahe piisavalt suurtele väärtustele.

See laiaulatuslik häälestamine on võimalik, lisab Long, kuna uuel elektrooptilisel kammil on vaid 14 hammast, võrreldes tavaliste sageduskammide tuhandete või isegi miljonitega. Seega on igal hambal palju suurem võimsus ja see asub sageduselt teistest hammastest kaugemal, mille tulemuseks on selged ja tugevad signaalid.

Laua sagedusega kamm proovib valgu struktuure

"Uue meetodi paindlikkus ja lihtsus on selle kaks peamist tugevust, " ütleb ta Füüsika maailm. "Selle tulemusena on see rakendatav paljude mõõteobjektide jaoks, sealhulgas keemilise kineetika ja dünaamika, põlemisteaduse, atmosfäärikeemia, bioloogia ja kvantfüüsika uuringutes."

Supersonic CO₂ impulsid

Katsena kasutasid teadlased oma seadistust CO ülehelikiirusega impulsside mõõtmiseks₂ õhuga täidetud kambris olevast väikesest otsikust väljumine. Nad suutsid mõõta CO₂/õhu segamissuhe ja jälgige, kuidas CO₂ suhtleb õhuga, tekitades õhurõhu võnkumisi. Sellist teavet saaks kasutada õhusõidukite mootorites toimuvate protsesside paremaks mõistmiseks ja seega paremate väljatöötamiseks.

Järeltegevusena nendele katsetele, mida on üksikasjalikult kirjeldatud Looduse fotoonika, väidavad teadlased, et tahaksid nüüd uurida teisi teaduslikult huvitavaid keemilisi süsteeme.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• PlatoTervis. Biotehnoloogia ja kliiniliste uuringute luureandmed. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/frequency-comb-identifies-molecules-every-20-nanoseconds/