ความก้าวหน้าครั้งสำคัญ นักวิทยาศาสตร์พัฒนาแหล่งกำเนิดแสงที่มีความสอดคล้องและมีความสว่างสูงใหม่!

วิธีการวิเคราะห์เชิงแสงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อสังคมยุคใหม่ เพราะช่วยให้สามารถระบุสารในของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัย วิธีการเหล่านี้อาศัยปฏิกิริยาของแสงกับสารเหล่านี้ในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น สเปกตรัมอัลตราไวโอเลตสามารถเข้าถึงการเปลี่ยนผ่านอิเล็กตรอนภายในสารได้โดยตรง ในขณะที่สเปกตรัมเทราเฮิรตซ์มีความไวต่อการสั่นสะเทือนของโมเลกุลมาก

ภาพศิลปะของสเปกตรัมพัลส์อินฟราเรดกลางในพื้นหลังของสนามไฟฟ้าที่สร้างพัลส์

เทคโนโลยีมากมายที่พัฒนาขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมาได้ก่อให้เกิดเทคโนโลยีไฮเปอร์สเปกโทรสโกปีและการถ่ายภาพ ซึ่งช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น พฤติกรรมของโมเลกุลในขณะที่มันพับตัว หมุนตัว หรือสั่นสะเทือน เพื่อทำความเข้าใจเครื่องหมายมะเร็ง ก๊าซเรือนกระจก สารมลพิษ และแม้แต่สารอันตราย เทคโนโลยีที่มีความไวสูงเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น การตรวจจับอาหาร การตรวจจับทางชีวเคมี และแม้แต่มรดกทางวัฒนธรรม และสามารถใช้ในการศึกษาโครงสร้างของโบราณวัตถุ ภาพวาด หรือวัสดุประติมากรรม

ความท้าทายที่มีมายาวนานคือการขาดแคลนแหล่งกำเนิดแสงขนาดกะทัดรัดที่สามารถครอบคลุมช่วงสเปกตรัมที่กว้างและมีความสว่างเพียงพอ ซินโครตรอนสามารถครอบคลุมสเปกตรัมได้ แต่ขาดความสอดคล้องเชิงเวลาของเลเซอร์ และแหล่งกำเนิดแสงแบบนี้สามารถใช้ได้เฉพาะในสถานที่ใช้งานขนาดใหญ่เท่านั้น

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature Photonics ทีมนักวิจัยนานาชาติจากสถาบันวิทยาศาสตร์โฟโตนิกส์แห่งสเปน สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อวิทยาศาสตร์แสง มหาวิทยาลัยรัฐคูบัน และสถาบันมักซ์บอร์นเพื่อทัศนศาสตร์แบบไม่เชิงเส้นและสเปกโทรสโกปีอัลตราฟาสต์ รวมถึงสถาบันอื่นๆ ได้รายงานแหล่งกำเนิดไดรเวอร์อินฟราเรดกลางที่มีขนาดกะทัดรัดและมีความสว่างสูง แหล่งกำเนิดนี้ประกอบด้วยเส้นใยคริสตัลโฟโตนิกแบบวงแหวนป้องกันการสั่นพ้องแบบพองลม เข้ากับคริสตัลแบบไม่เชิงเส้นแบบใหม่ อุปกรณ์นี้ให้สเปกตรัมที่สอดคล้องกันตั้งแต่ 340 นาโนเมตรถึง 40,000 นาโนเมตร โดยมีความสว่างของสเปกตรัมสูงกว่าอุปกรณ์ซินโครตรอนที่สว่างที่สุดชนิดหนึ่งถึงสองถึงห้าลำดับความสำคัญ

การศึกษาในอนาคตจะใช้ช่วงระยะเวลาพัลส์ต่ำของแหล่งกำเนิดแสงเพื่อทำการวิเคราะห์สารและวัสดุในโดเมนเวลา ซึ่งเปิดแนวทางใหม่สำหรับวิธีการวัดแบบหลายโหมดในสาขาต่างๆ เช่น สเปกโตรสโคปีระดับโมเลกุล เคมีฟิสิกส์ หรือฟิสิกส์สถานะของแข็ง นักวิจัยกล่าว