A frekvenciafésű 20 nanomásodpercenként azonosítja a molekulákat – Physics World

A frekvenciafésűket – speciális lézereket, amelyek fénymérőpálcaként működnek – általában arra használják, hogy azonosítsák a mintában lévő ismeretlen molekulákat azáltal, hogy észlelik, milyen frekvenciájú fényt nyelnek el. A közelmúltbeli fejlemények ellenére azonban a technika továbbra is küzd a spektrumok nanoszekundumos időskálán történő rögzítésével, amely számos fizikai-kémiai és biológiai folyamatra jellemző.

A kutatók a Amerikai Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet (NIST) a marylandi Gaithersburyben, Toptica Photonics AG és a Colorado Egyetem, Boulder most ezt a hátrányt egy olyan frekvenciafésű rendszer kifejlesztésével orvosolták, amely 20 nanomásodpercenként képes kimutatni bizonyos molekulákat egy mintában. Feat-jük azt jelenti, hogy a technológia segítségével gyorsan lezajló folyamatok közbenső lépései is megoldhatók, például a hiperszonikus sugárhajtóművekben és a fehérjehajtogatásban.

Molekuláris ujjlenyomatok észlelése

Az új munkában a NIST projekt vezetője David Long és munkatársai elektro-optikai modulátorok segítségével két optikai frekvenciafésűt generáltak az elektromágneses spektrum közeli infravörös tartományában. Ezután ezeket a fésűket használták pumpás lézerként egy optikai parametrikus oszcillátorként ismert eszközhöz, amely spektrálisan fordítja át a fésűket a középső infravörös tartományba. Ez a fordítás azért fontos, mert a középső infravörös régió olyan sok erős fényelnyelő tulajdonságnak ad otthont (különösen a bioanyagokban), hogy „ujjlenyomat-régióként” ismert. A fésűk nagy ereje és koherenciája, valamint a frekvencia „fogaik” széles távolsága lehetővé teszi ezeknek a molekuláris vonalaknak a nagy sebességű rögzítését.

Amellett, hogy rendkívül hatékony, az új beállítás viszonylag egyszerű is. „Sok más megközelítés a kettős fésűs spektroszkópiához a közép-infravörös tartományban két különálló fésűt igényel, amelyeket szorosan egymáshoz kell rögzíteni” – magyarázza Long. „Ez nagymértékben megnövekedett kísérleti összetettséget jelent. Ráadásul a korábbi technikák általában nem voltak olyan nagy teljesítményűek, és nem voltak képesek a fésűtávolságot kellően nagy értékekre hangolni.”

Ez a nagy távolságú hangolás azért lehetséges, teszi hozzá Long, mert az új elektro-optikai fésűnek csak 14 „foga van”, szemben a hagyományos frekvenciafésűk ezreivel vagy akár millióival. Így minden egyes fog sokkal nagyobb erővel rendelkezik, és frekvenciában távolabb van a többi fogtól, ami tiszta, erős jeleket eredményez.

Az asztali frekvenciafésű fehérjeszerkezeteket vizsgál

„Az új módszer rugalmassága és egyszerűsége a két fő erőssége” – mondja Fizika Világa. "Ennek eredményeként a mérési célok széles skálájára alkalmazható, beleértve a kémiai kinetikát és dinamikát, az égéstudományt, a légköri kémiát, a biológiát és a kvantumfizikai tanulmányokat."

Supersonic CO₂ impulzusok

Próbaként a kutatók a CO szuperszonikus impulzusainak mérésére használták a beállításukat₂ egy kis fúvókán kilépve egy levegővel töltött kamrában. Meg tudták mérni a CO-t₂/levegő keverési arány, és figyelje meg, hogy a CO₂ kölcsönhatásba lép a levegővel, hogy légnyomás-oszcillációt hozzon létre. Az ilyen információk felhasználhatók a repülőgép-hajtóművekben végbemenő folyamatok jobb megértésére, és így elősegíthetik jobbak kifejlesztését.

Ezeknek a kísérleteknek a folytatásaként, amelyeket részletesen a Nature fotonika, a kutatók azt mondják, hogy most más, tudományosan érdekes kémiai rendszereket szeretnének tanulmányozni.

• SEO által támogatott tartalom és PR terjesztés. Erősödjön még ma.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Erősítse meg magát. Hozzáférés itt.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Felerősített tudás. Hozzáférés itt.
• PlatoESG. Carbon, CleanTech, Energia, Környezet, Nap, Hulladékgazdálkodás. Hozzáférés itt.
• PlatoHealth. Biotechnológiai és klinikai vizsgálatok intelligencia. Hozzáférés itt.
• Forrás: https://physicsworld.com/a/frequency-comb-identifies-molecules-every-20-nanoseconds/