Частотная гребенка идентифицирует молекулы каждые 20 наносекунд – Мир физики

Частотные гребенки — специализированные лазеры, которые действуют как измерительная линейка света — обычно используются для идентификации неизвестных молекул в образце путем определения того, какие частоты света они поглощают. Однако, несмотря на недавние достижения, этот метод все еще с трудом записывает спектры в наносекундном масштабе, характерном для многих физико-химических и биологических процессов.

Исследователи из Национальный институт стандартов и технологий США (NIST) в Гейтерсбери, штат Мэриленд, Топтика Фотоникс АГ и Университет Колорадо, Боулдер теперь решили этот недостаток, разработав систему частотной гребенки, которая может обнаруживать определенные молекулы в образце каждые 20 наносекунд. Их подвиг означает, что эту технологию можно использовать для решения промежуточных стадий в быстротекущих процессах, например, происходящих в гиперзвуковых реактивных двигателях и сворачивании белков.

Обнаружение молекулярных отпечатков пальцев

В новой работе руководитель проекта NIST Дэвид Лонг и его коллеги сгенерировали две гребенки оптических частот в ближней инфракрасной области электромагнитного спектра с помощью электрооптических модуляторов. Затем они использовали эти гребенки в качестве лазера накачки для устройства, известного как оптический параметрический осциллятор, который спектрально переводит гребенки в средний инфракрасный диапазон. Этот перевод важен, поскольку в средней инфракрасной области находится так много сильных особенностей поглощения света (особенно в биоматериалах), что она известна как «область отпечатков пальцев». Высокая мощность и когерентность гребен, а также большое расстояние между их частотными «зубцами» позволяют записывать формы молекулярных линий на высоких скоростях.

Помимо высокой эффективности, новая установка также относительно проста. «Многие другие подходы к спектроскопии двойной гребенки в среднем инфракрасном диапазоне требовали двух отдельных гребенок, которые должны быть плотно соединены друг с другом», — объясняет Лонг. «Это означает значительное увеличение сложности эксперимента. Более того, более ранние методы, как правило, не имели такой высокой мощности или возможности настройки расстояния между гребенками до достаточно больших значений».

Такая широко разнесенная настройка возможна, добавляет Лонг, потому что новая электрооптическая гребенка имеет всего 14 «зубцов» по ​​сравнению с тысячами или даже миллионами обычных частотных гребенок. Таким образом, каждый зубец имеет гораздо более высокую мощность и находится дальше от других зубцов по частоте, что приводит к четким и сильным сигналам.

Настольные частотные гребенчатые зонды для белковых структур

«Гибкость и простота нового метода — две его основные сильные стороны», — говорит он. Мир физики. «В результате он применим к широкому спектру целей измерения, включая исследования химической кинетики и динамики, науки о горении, химии атмосферы, биологии и квантовой физики».

Сверхзвуковой CO₂ Импульсы

В качестве теста исследователи использовали свою установку для измерения сверхзвуковых импульсов CO.₂ выход из небольшого сопла в наполненную воздухом камеру. Они смогли измерить CO₂/воздух и наблюдайте, как CO₂ взаимодействовал с воздухом, создавая колебания давления воздуха. Такая информация может быть использована для лучшего понимания процессов, происходящих в авиационных двигателях, и, таким образом, способствовать разработке более совершенных двигателей.

В качестве продолжения этих экспериментов, которые подробно описаны в Nature PhotonicsИсследователи говорят, что теперь они хотели бы изучить другие интересные с научной точки зрения химические системы.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• PlatoData.Network Вертикальный генеративный ИИ. Расширьте возможности себя. Доступ здесь.
• ПлатонАйСтрим. Интеллект Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• ПлатонЭСГ. Углерод, чистые технологии, Энергия, Окружающая среда, Солнечная, Управление отходами. Доступ здесь.
• ПлатонЗдоровье. Биотехнологии и клинические исследования. Доступ здесь.
• Источник: https://physicsworld.com/a/frequency-comb-identifies-molecules-every-20-nanoseconds/