Los métodos ópticos analíticos son vitales para la sociedad moderna porque permiten la identificación rápida y segura de sustancias en sólidos, líquidos o gases. Estos métodos se basan en la interacción de la luz con dichas sustancias en diferentes partes del espectro. Por ejemplo, el espectro ultravioleta permite el acceso directo a las transiciones electrónicas dentro de una sustancia, mientras que el espectro de terahercios es muy sensible a las vibraciones moleculares.
Una imagen artística del espectro de pulsos del infrarrojo medio sobre el fondo del campo eléctrico que genera el pulso.
Numerosas tecnologías desarrolladas a lo largo de los años han posibilitado la hiperespectroscopia y la obtención de imágenes, permitiendo a los científicos observar fenómenos como el comportamiento de las moléculas al plegarse, girar o vibrar, con el fin de comprender marcadores cancerígenos, 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 persistente ha sido la falta de fuentes de luz compactas capaces de cubrir un rango espectral tan amplio y con la luminosidad suficiente. 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 Kubán y el Instituto Max Born de Óptica No Lineal y Espectroscopia Ultrarrápida, entre otros, presenta una fuente de emisión compacta y de alta luminosidad en el infrarrojo medio. Esta fuente combina una fibra de cristal fotónico de anillo antirresonante inflable con un novedoso cristal no lineal. El dispositivo ofrece un espectro coherente de 340 nm a 40 000 nm con una luminosidad espectral de dos a cinco órdenes de magnitud superior a la de uno de los dispositivos de sincrotrón más brillantes.
Los investigadores afirmaron que en futuros estudios se utilizará la corta duración del pulso de la fuente de luz para realizar análisis en el dominio del tiempo de sustancias y materiales, lo que abrirá nuevas vías para métodos de medición multimodales en áreas como la espectroscopia molecular, la fisicoquímica o la física del estado sólido.
Fecha de publicación: 16 de octubre de 2023