Sisir frekuensi mengidentifikasi molekul setiap 20 nanodetik – Dunia Fisika

Sisir frekuensi – laser khusus yang berfungsi seperti tongkat pengukur cahaya – biasanya digunakan untuk mengidentifikasi molekul tak dikenal dalam sampel dengan mendeteksi frekuensi cahaya mana yang diserapnya. Meskipun ada kemajuan baru-baru ini, teknik ini masih kesulitan untuk merekam spektrum pada karakteristik skala waktu nanodetik dari banyak proses fisiokimia dan biologis.

Para peneliti di Institut Standar dan Teknologi Nasional AS (NIST) di Gaithersbury, Maryland, Toptica Fotonik AG dan Universitas Colorado, Boulder kini telah mengatasi kelemahan ini dengan mengembangkan sistem sisir frekuensi yang dapat mendeteksi molekul tertentu dalam sampel setiap 20 nanodetik. Prestasi mereka berarti bahwa teknologi tersebut dapat digunakan untuk menyelesaikan langkah-langkah peralihan dalam proses yang bergerak cepat, seperti yang terjadi pada mesin jet hipersonik dan pelipatan protein.

Mendeteksi sidik jari molekuler

Dalam pekerjaan baru, pemimpin proyek NIST David Long dan rekannya menghasilkan dua sisir frekuensi optik di wilayah spektrum elektromagnetik inframerah-dekat menggunakan modulator elektro-optik. Mereka kemudian menggunakan sisir ini sebagai laser pompa untuk perangkat yang dikenal sebagai osilator parametrik optik yang secara spektral menerjemahkan sisir tersebut ke dalam inframerah tengah. Terjemahan ini penting karena wilayah inframerah-tengah merupakan rumah bagi begitu banyak fitur penyerapan cahaya yang kuat (khususnya dalam biomaterial) sehingga dikenal sebagai “wilayah sidik jari”. Kekuatan dan koherensi sisir yang tinggi, serta jarak “gigi” frekuensinya yang luas, memungkinkan bentuk garis molekuler ini direkam dengan kecepatan tinggi.

Selain sangat efektif, pengaturan baru ini juga relatif sederhana. “Banyak pendekatan lain untuk spektroskopi sisir ganda pada inframerah-tengah memerlukan dua sisir terpisah yang harus dikunci rapat satu sama lain,” jelas Long. “Ini berarti kompleksitas eksperimen meningkat secara signifikan. Terlebih lagi, teknik-teknik sebelumnya umumnya tidak memiliki kekuatan yang tinggi atau kemungkinan untuk menyetel jarak sisir ke nilai yang cukup besar.”

Penyetelan dengan jarak yang luas ini dimungkinkan, tambah Long, karena sisir elektro-optik baru hanya memiliki 14 “gigi”, dibandingkan dengan ribuan atau bahkan jutaan sisir frekuensi konvensional. Oleh karena itu, setiap gigi memiliki kekuatan yang jauh lebih tinggi dan frekuensinya lebih jauh dari gigi lainnya, sehingga menghasilkan sinyal yang jelas dan kuat.

Sisir frekuensi atas meja menyelidiki struktur protein

“Fleksibilitas dan kesederhanaan metode baru ini adalah dua kekuatan utamanya,” ujarnya Dunia Fisika. “Hasilnya, ini dapat diterapkan pada berbagai target pengukuran, termasuk kinetika dan dinamika kimia, ilmu pembakaran, kimia atmosfer, biologi, dan studi fisika kuantum.”

CO Supersonik₂ pulsa

Sebagai pengujian, para peneliti menggunakan pengaturan mereka untuk mengukur denyut supersonik CO₂ keluar dari nosel kecil di ruang berisi udara. Mereka mampu mengukur CO₂/rasio pencampuran udara dan amati bagaimana CO₂ berinteraksi dengan udara untuk menciptakan osilasi tekanan udara. Informasi tersebut dapat digunakan untuk lebih memahami proses yang terjadi pada mesin pesawat terbang sehingga membantu pengembangan mesin yang lebih baik.

Sebagai tindak lanjut dari percobaan tersebut, yang dirinci dalam Nature Photonics, para peneliti mengatakan mereka sekarang ingin mempelajari sistem kimia lain yang menarik secara ilmiah.

• Konten Bertenaga SEO & Distribusi PR. Dapatkan Amplifikasi Hari Ini.
• PlatoData.Jaringan Vertikal Generatif Ai. Berdayakan Diri Anda. Akses Di Sini.
• PlatoAiStream. Intelijen Web3. Pengetahuan Diperkuat. Akses Di Sini.
• PlatoESG. Karbon, teknologi bersih, energi, Lingkungan Hidup, Tenaga surya, Penanganan limbah. Akses Di Sini.
• PlatoHealth. Kecerdasan Uji Coba Biotek dan Klinis. Akses Di Sini.
• Sumber: https://physicsworld.com/a/frequency-comb-identifies-molecules-every-20-nanoseconds/