进行分子测量速度快100倍

光谱学是一个重要的工具在许多领域的科学与工业的观察。红外光谱在化学的世界尤其重要,它是用来分析和识别不同的分子。当前最先进的方法可以使大约每秒100万次的观察。UTokyo人员大大超过这个数字快100倍的一种新方法。

从气候科学安全系统、制造食品的质量控制,红外光谱用于很多学术和工业领域,这是一个无所不在的,虽然是无形的,日常生活的一部分。在本质上,红外光谱是一种分子识别物质的样品中存在高度的准确性。基本的想法已经存在了几十年,并经历了改进。

一般而言,红外光谱法是通过测量从分子反射的红外线传输或在一个示例。样品的固有振动以特定的方式改变光的特点,提供化学指纹图谱,或光谱,由探测器和分析器读取电路或计算机。五十年前的最佳工具可以测量每秒一个光谱,和许多应用程序这是绰绰有余。

最近,一种叫做dual-comb光谱学的技术实现了测量的速度每秒100万光谱。然而,在许多情况下,需要更快速的观察以生产精密数据。例如一些研究人员希望探索阶段的某些化学反应发生在非常短的时间尺度。这一推动促使副教授Takuro Ideguchi光子科技研究所,东京大学,和他的团队研究和创造迄今为止最快的红外光谱系统。

“我们开发了世界上最快的红外光谱仪,它以每秒8000万光谱,”Ideguchi说。“time-stretch红外光谱法,这种方法是比dual-comb光谱学快100倍,已达成速度上限由于敏感性的问题。“鉴于每年大约有3000万秒,这种新方法可以达到50年前在一秒钟就会接管两年。

Time-stretch红外光谱是通过拉伸很短脉冲激光传播从一个样本。发射脉冲的延伸,它变成了探测器和相应的电子电路更容易准确地分析。关键高速组件,它可以是一个叫做量子级联探测器,由论文作者之一,Tatsuo Dougakiuchi滨松光子学。

“自然科学是基于实验观察。因此,新的测量技术可以打开新的科学领域,”Ideguchi说。“研究人员在许多领域可以构建在我们所做的,使用我们的工作来增强自己的理解和的观察力。”

参考
晶卡瓦依,桥本一辉,Tatsuo Dougakiuchi Venkata Ramaiah Badarla,孝,Tadataka Edamura Takuro Ideguchi,“Time-stretch红外光谱,”物理学通信:2020年9月1日doi: 10.1038 / s42005 - 020 - 00420 - 3

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