ความก้าวหน้าครั้งสำคัญ นักวิทยาศาสตร์พัฒนาแหล่งกำเนิดแสงที่มีความส่องสว่างสูงอย่างต่อเนื่องแบบใหม่!

วิธีการวิเคราะห์ด้วยแสงมีความสำคัญต่อสังคมยุคใหม่ เนื่องจากช่วยให้สามารถระบุสารในของแข็ง ของเหลว หรือก๊าซได้อย่างรวดเร็วและปลอดภัย วิธีการเหล่านี้อาศัยแสงที่โต้ตอบกับสารเหล่านี้ในส่วนต่างๆ ของสเปกตรัมต่างกัน ตัวอย่างเช่น สเปกตรัมอัลตราไวโอเลตสามารถเข้าถึงการเปลี่ยนผ่านของอิเล็กตรอนภายในสารได้โดยตรง ในขณะที่เทราเฮิรตซ์มีความไวต่อการสั่นสะเทือนของโมเลกุลมาก

ภาพศิลปะของสเปกตรัมพัลส์อินฟราเรดกลางในพื้นหลังของสนามไฟฟ้าที่สร้างพัลส์

เทคโนโลยีจำนวนมากที่พัฒนาขึ้นในช่วงหลายปีที่ผ่านมาทำให้สามารถทำไฮเปอร์สเปกโตรสโคปีและการถ่ายภาพได้ ซึ่งทำให้เหล่านักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตปรากฏการณ์ต่างๆ เช่น พฤติกรรมของโมเลกุลในขณะที่มันพับ หมุน หรือสั่นสะเทือน เพื่อทำความเข้าใจเครื่องหมายของมะเร็ง ก๊าซเรือนกระจก สารมลพิษ และแม้แต่สารอันตราย เทคโนโลยีที่มีความไวสูงเหล่านี้ได้รับการพิสูจน์แล้วว่ามีประโยชน์ในด้านต่างๆ เช่น การตรวจจับอาหาร การรับรู้ทางชีวเคมี และแม้แต่มรดกทางวัฒนธรรม และสามารถใช้ในการศึกษาโครงสร้างของโบราณวัตถุ ภาพวาด หรือวัสดุประติมากรรม

ความท้าทายที่เกิดขึ้นมายาวนานคือการขาดแหล่งกำเนิดแสงขนาดกะทัดรัดที่สามารถครอบคลุมช่วงสเปกตรัมที่กว้างและความสว่างที่เพียงพอ ซินโครตรอนสามารถให้การครอบคลุมสเปกตรัมได้ แต่ขาดความสอดคล้องตามเวลาของเลเซอร์ และแหล่งกำเนิดแสงดังกล่าวสามารถใช้ได้ในสถานที่ของผู้ใช้ขนาดใหญ่เท่านั้น

ในการศึกษาล่าสุดที่ตีพิมพ์ใน Nature Photonics ทีมนักวิจัยนานาชาติจากสถาบันวิทยาศาสตร์โฟโตนิกแห่งสเปน สถาบันมักซ์พลังค์เพื่อวิทยาศาสตร์ออปติก มหาวิทยาลัยรัฐคูบัน และสถาบันมักซ์บอร์นเพื่อออปติกส์และสเปกโตรสโคปีอัลตราฟาสต์ รวมถึงสถาบันอื่นๆ ได้รายงานแหล่งกำเนิดไดรเวอร์อินฟราเรดกลางที่มีความสว่างสูงขนาดกะทัดรัด โดยเป็นการผสมผสานใยแก้วคริสตัลโฟโตนิกแบบแอนตี้เรโซแนนซ์ริงที่พองลมได้กับคริสตัลแบบไม่เชิงเส้นแบบใหม่ อุปกรณ์นี้ส่งสเปกตรัมที่มีความสอดคล้องกันตั้งแต่ 340 นาโนเมตรถึง 40,000 นาโนเมตร โดยมีความสว่างของสเปกตรัมสูงกว่าอุปกรณ์ซินโครตรอนที่มีความสว่างสูงสุดเครื่องหนึ่งถึงสองถึงห้าลำดับขนาด

การศึกษาในอนาคตจะใช้ช่วงระยะเวลาพัลส์ต่ำของแหล่งกำเนิดแสงเพื่อทำการวิเคราะห์สารและวัสดุในโดเมนเวลา ซึ่งจะเปิดโอกาสใหม่ๆ สำหรับวิธีการวัดหลายโหมดในสาขาต่างๆ เช่น สเปกโตรสโคปีระดับโมเลกุล เคมีกายภาพ หรือฟิสิกส์สถานะของแข็ง นักวิจัยกล่าว