फ़्रीक्वेंसी कंघी हर 20 नैनोसेकंड में अणुओं की पहचान करती है - भौतिकी विश्व

फ़्रिक्वेंसी कॉम्ब्स - विशेष लेज़र जो प्रकाश के लिए मापने वाली छड़ी की तरह काम करते हैं - आमतौर पर एक नमूने में अज्ञात अणुओं की पहचान करने के लिए उपयोग किया जाता है ताकि यह पता लगाया जा सके कि वे प्रकाश की कौन सी आवृत्तियों को अवशोषित करते हैं। हालाँकि, हाल की प्रगति के बावजूद, तकनीक अभी भी कई भौतिक-रासायनिक और जैविक प्रक्रियाओं की नैनोसेकंड टाइमस्केल विशेषता पर स्पेक्ट्रा रिकॉर्ड करने के लिए संघर्ष कर रही है।

में शोधकर्ताओं यूएस नेशनल इंस्टीट्यूट ऑफ स्टैंडर्ड एंड टेक्नोलॉजी (एनआईएसटी) गेथर्सबरी, मैरीलैंड में, टोप्टिका फोटोनिक्स एजी और कोलोराडो विश्वविद्यालय, बोल्डर अब एक आवृत्ति कंघी प्रणाली विकसित करके इस कमी को संबोधित किया गया है जो हर 20 नैनोसेकंड में एक नमूने में विशिष्ट अणुओं का पता लगा सकता है। उनकी उपलब्धि का मतलब है कि प्रौद्योगिकी का उपयोग तेजी से चलने वाली प्रक्रियाओं में मध्यवर्ती चरणों को हल करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि हाइपरसोनिक जेट इंजन और प्रोटीन फोल्डिंग में होने वाली प्रक्रियाएं।

आणविक उंगलियों के निशान का पता लगाना

नए कार्य में, NIST प्रोजेक्ट लीडर डेविड लांग और सहकर्मियों ने इलेक्ट्रो-ऑप्टिक मॉड्यूलेटर का उपयोग करके विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के निकट-अवरक्त क्षेत्र में दो ऑप्टिकल आवृत्ति कॉम्ब तैयार किए। फिर उन्होंने इन कंघियों का उपयोग एक ऑप्टिकल पैरामीट्रिक ऑसिलेटर नामक उपकरण के लिए पंप लेजर के रूप में किया, जो कॉम्ब्स को मध्य-अवरक्त में वर्णक्रमीय रूप से अनुवादित करता है। यह अनुवाद महत्वपूर्ण है क्योंकि मध्य-अवरक्त क्षेत्र इतने मजबूत प्रकाश अवशोषण सुविधाओं (विशेष रूप से बायोमटेरियल्स में) का घर है कि इसे "फिंगरप्रिंट क्षेत्र" के रूप में जाना जाता है। कंघियों की उच्च शक्ति और सुसंगतता, उनकी आवृत्ति "दांतों" की व्यापक दूरी के साथ, इन आणविक रेखा आकृतियों को उच्च गति पर रिकॉर्ड करने की अनुमति देती है।

अत्यधिक प्रभावी होने के साथ-साथ, नया सेट-अप अपेक्षाकृत सरल भी है। लॉन्ग बताते हैं, "मध्य-अवरक्त में दोहरी कंघी स्पेक्ट्रोस्कोपी के लिए कई अन्य तरीकों के लिए दो अलग-अलग कंघी की आवश्यकता होती है जिन्हें एक-दूसरे से कसकर बंद करना पड़ता है।" “इसका मतलब है बहुत अधिक बढ़ी हुई प्रायोगिक जटिलता। इससे भी अधिक, पहले की तकनीकों में आम तौर पर इतनी अधिक शक्ति या कंघी के बीच की दूरी को पर्याप्त बड़े मूल्यों पर समायोजित करने की संभावना नहीं थी।

लॉन्ग कहते हैं, यह व्यापक दूरी वाली ट्यूनिंग संभव है, क्योंकि नई इलेक्ट्रो-ऑप्टिक कंघी में केवल 14 "दांत" होते हैं, जबकि पारंपरिक आवृत्ति वाली कंघी में हजारों या यहां तक ​​कि लाखों की संख्या होती है। इस प्रकार प्रत्येक दाँत की शक्ति बहुत अधिक होती है और आवृत्ति में अन्य दाँतों से आगे होता है, जिसके परिणामस्वरूप स्पष्ट, मजबूत संकेत मिलते हैं।

टेबल-टॉप फ़्रीक्वेंसी कंघी प्रोटीन संरचनाओं की जांच करती है

वह बताते हैं, ''नई पद्धति का लचीलापन और सरलता इसकी दो प्रमुख ताकतें हैं।'' भौतिकी की दुनिया. "परिणामस्वरूप, यह रासायनिक गतिकी और गतिशीलता, दहन विज्ञान, वायुमंडलीय रसायन विज्ञान, जीव विज्ञान और क्वांटम भौतिकी अध्ययन सहित माप लक्ष्यों की एक विस्तृत श्रृंखला पर लागू होता है।"

सुपरसोनिक सीओ₂ दालों

परीक्षण के रूप में, शोधकर्ताओं ने CO के सुपरसोनिक पल्स को मापने के लिए अपने सेटअप का उपयोग किया₂ हवा से भरे कक्ष में एक छोटे नोजल से बाहर निकलना। वे सीओ को मापने में सक्षम थे₂/वायु मिश्रण अनुपात और निरीक्षण करें कि CO₂ वायुदाब में दोलन उत्पन्न करने के लिए वायु के साथ क्रिया की। ऐसी जानकारी का उपयोग विमान के इंजनों में होने वाली प्रक्रियाओं को बेहतर ढंग से समझने के लिए किया जा सकता है और इससे बेहतर इंजनों के विकास में सहायता मिल सकती है।

इन प्रयोगों के अनुवर्ती के रूप में, जिनका विवरण दिया गया है नेचर फोटोनिक्सशोधकर्ताओं का कहना है कि वे अब अन्य वैज्ञानिक रूप से दिलचस्प रासायनिक प्रणालियों का अध्ययन करना चाहेंगे।

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• स्रोत: https://physicsworld.com/a/frequency-comb-identifies-molecules-every-20-nanoseconds/