Los métodos ópticos analíticos son vitales para la sociedad moderna, ya que permiten la identificación rápida y segura de sustancias en sólidos, líquidos o gases. Estos métodos se basan en la interacción de la luz con estas sustancias de forma diferente en distintas partes del espectro. Por ejemplo, el espectro ultravioleta tiene acceso directo a las transiciones electrónicas dentro de una sustancia, mientras que los terahercios son muy sensibles a las vibraciones moleculares.
Una imagen artística del espectro del pulso infrarrojo medio en el fondo del campo eléctrico que genera el pulso.
Muchas tecnologías desarrolladas a lo largo de los años han hecho posible la hiperespectroscopia y la obtención de imágenes, lo que permite a los científicos observar fenómenos como el comportamiento de las moléculas al plegarse, girar o vibrar para comprender marcadores de cáncer, gases de efecto invernadero, contaminantes e incluso sustancias nocivas. Estas tecnologías ultrasensibles han demostrado su utilidad en áreas como la detección de alimentos, la detección bioquímica e incluso el patrimonio cultural, y pueden utilizarse para estudiar la estructura de antigüedades, pinturas o materiales escultóricos.
Un desafío de larga data ha sido la falta de fuentes de luz compactas capaces de cubrir un rango espectral tan amplio y con suficiente brillo. Los sincrotrones pueden proporcionar cobertura espectral, pero carecen de la coherencia temporal de los láseres, y estas fuentes de luz solo pueden utilizarse en instalaciones de usuarios a gran escala.
En un estudio reciente publicado en Nature Photonics, un equipo internacional de investigadores del Instituto Español de Ciencias Fotónicas, el Instituto Max Planck de Ciencias Ópticas, la Universidad Estatal de Kuban y el Instituto Max Born de Óptica No Lineal y Espectroscopía Ultrarrápida, entre otros, presenta una fuente conductora compacta y de alto brillo en el infrarrojo medio. Esta combina una fibra de cristal fotónico de anillo antirresonante inflable con un novedoso cristal no lineal. El dispositivo proporciona un espectro coherente de 340 nm a 40 000 nm con un brillo espectral de dos a cinco órdenes de magnitud superior al de uno de los dispositivos de sincrotrón más brillantes.
Los estudios futuros utilizarán la duración del pulso de bajo período de la fuente de luz para realizar análisis en el dominio del tiempo de sustancias y materiales, abriendo nuevas vías para métodos de medición multimodal en áreas como la espectroscopia molecular, la química física o la física del estado sólido, dijeron los investigadores.
Hora de publicación: 16 de octubre de 2023