Lược tần số xác định các phân tử cứ sau 20 nano giây – Vật Lý Thế Giới

Lược tần số – những tia laser chuyên dụng hoạt động giống như một thanh đo ánh sáng – thường được sử dụng để xác định các phân tử chưa biết trong một mẫu bằng cách phát hiện tần số ánh sáng mà chúng hấp thụ. Tuy nhiên, bất chấp những tiến bộ gần đây, kỹ thuật này vẫn gặp khó khăn trong việc ghi lại quang phổ trên đặc tính thời gian nano giây của nhiều quá trình hóa lý và sinh học.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) ở Gaithersbury, Maryland, Toptica Photonics AG và Đại học Colorado, Boulder hiện đã giải quyết nhược điểm này bằng cách phát triển hệ thống lược tần số có thể phát hiện các phân tử cụ thể trong một mẫu cứ sau 20 nano giây. Thành công của họ có nghĩa là công nghệ này có thể được sử dụng để giải quyết các bước trung gian trong các quy trình chuyển động nhanh, chẳng hạn như những bước xảy ra trong động cơ phản lực siêu thanh và quá trình gấp protein.

Phát hiện dấu vân tay phân tử

Trong công việc mới, trưởng dự án NIST David dài và các đồng nghiệp đã tạo ra hai lược tần quang học trong vùng cận hồng ngoại của phổ điện từ bằng cách sử dụng bộ điều biến quang điện. Sau đó, họ sử dụng những chiếc lược này làm tia laser bơm cho một thiết bị được gọi là bộ dao động tham số quang học có chức năng chuyển đổi quang phổ những chiếc lược thành vùng hồng ngoại giữa. Sự dịch chuyển này rất quan trọng vì vùng hồng ngoại giữa là nơi có rất nhiều đặc điểm hấp thụ ánh sáng mạnh (đặc biệt là trong vật liệu sinh học) đến mức nó được gọi là “vùng dấu vân tay”. Công suất cao và sự kết hợp của lược, cùng với khoảng cách rộng của các “răng” tần số của chúng, cho phép ghi lại các hình dạng đường phân tử này ở tốc độ cao.

Ngoài việc mang lại hiệu quả cao, việc thiết lập mới cũng tương đối đơn giản. Long giải thích: “Nhiều phương pháp khác dành cho quang phổ lược kép ở vùng hồng ngoại giữa yêu cầu hai lược riêng biệt phải được khóa chặt với nhau”. “Điều này có nghĩa là độ phức tạp thực nghiệm tăng lên rất nhiều. Hơn nữa, các kỹ thuật trước đây thường không có công suất cao hoặc khả năng điều chỉnh khoảng cách lược đến giá trị đủ lớn.”

Long cho biết thêm, việc điều chỉnh khoảng cách rộng rãi này là có thể thực hiện được vì lược điện quang mới chỉ có 14 “răng”, so với hàng nghìn hoặc thậm chí hàng triệu răng của lược tần số thông thường. Do đó, mỗi răng có công suất cao hơn nhiều và tần số cách xa các răng khác, mang lại tín hiệu rõ ràng, mạnh mẽ.

Lược tần số để bàn thăm dò cấu trúc protein

Ông nói: “Tính linh hoạt và đơn giản của phương pháp mới là hai điểm mạnh chính của nó”. Thế giới vật lý. “Kết quả là, nó có thể áp dụng cho nhiều mục tiêu đo lường, bao gồm động học và động học hóa học, khoa học đốt cháy, hóa học khí quyển, sinh học và nghiên cứu vật lý lượng tử.”

CO siêu âm₂ xung

Để thử nghiệm, các nhà nghiên cứu đã sử dụng thiết lập của họ để đo các xung siêu âm của CO₂ thoát ra một vòi nhỏ trong buồng chứa đầy không khí. Họ đã có thể đo lượng CO₂/tỷ lệ trộn không khí và quan sát CO₂ tương tác với không khí tạo nên sự dao động của áp suất không khí. Thông tin như vậy có thể được sử dụng để hiểu rõ hơn về các quá trình xảy ra trong động cơ máy bay và từ đó hỗ trợ phát triển các quá trình tốt hơn.

Là phần tiếp theo của các thí nghiệm này, được trình bày chi tiết trong Thiên nhiên Photonics, các nhà nghiên cứu cho biết bây giờ họ muốn nghiên cứu các hệ thống hóa học thú vị về mặt khoa học khác.

• Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
• PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
• Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
• PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
• nguồn: https://physicsworld.com/a/frequency-comb-identifies-molecules-every-20-nanoseconds/