[ad_1]

محققان از نور مادون قرمز برای شناسایی مولکول ها استفاده می کنند

اعتبار: گوتفرید استراسر ، بندیکت شوارتز ، یوهانس هیلبراند و نیکولا اوپاکاک

لیزرهای حالت جامد معمولی که در اشاره گرهای لیزر استفاده می شوند ، در محدوده مرئی نور تولید می کنند. با این حال ، بسیاری از برنامه های کاربردی ، مانند تشخیص مولکول ، به اشعه مادون قرمز میانی نیاز دارند. ساخت چنین لیزرهای مادون قرمز بسیار دشوارتر است ، خصوصاً اگر تابش لیزر به صورت پالس های بسیار کوتاه و شدید لازم باشد.

مدت هاست که دانشمندان به دنبال روش های ساده برای به دست آوردن چنین پالس های لیزر مادون قرمز هستند – در TU Wien ، این امر در حال حاضر با همکاری دانشگاه هاروارد محقق شده است. فناوری جدید به تنظیمات بزرگ آزمایشی نیاز ندارد. می توان آن را به راحتی کوچک کرد و بنابراین برای کاربردهای عملی بسیار جالب است. اکنون نتایج جدید در مجله ارائه شده است ارتباطات طبیعت.

شانه فرکانس

یوهانس هیلبراند از انستیتوی الکترونیک Solid State در TU Vienna ، اولین نویسنده مطالعه ، گفت: “ما با استفاده از لیزرهای آبشار کوانتومی مخصوص طراحی شده در نانو مرکز پیشرفته TU Wien ، نور لیزر مادون قرمز تولید می کنیم.” در حالیکه در لیزرهای حالت جامد معمولی ، نوع نور ساطع شده به اتمهای موجود در ماده بستگی دارد ، اما در لیزرهای آبشار کوانتومی ، ساختارهای کوچک در محدوده نانومتر بسیار مهم هستند. با طراحی صحیح این ساختارها می توان طول موج نور را به طور دقیق تنظیم کرد.

پروفسور بندیکت شوارتز ، که تحقیق در پروژه تأمین اعتبار ERC خود را رهبری می کند ، گفت: “لیزرهای کوانتومی آبشار ما فقط یک رنگ نور را ارائه نمی دهند ، بلکه طیف وسیعی از فرکانس های مختلف را ارائه می دهند.” “این فرکانسها بطور منظم مرتب می شوند ، همیشه با فاصله یکسان بین دندانهای یک شانه قرار دارند. بنابراین ، به چنین طیفی شانه فرکانس گفته می شود.”

چراغ مانند آونگ است

با این حال ، فقط فرکانس های ساطع شده توسط چنین لیزر آبشار کوانتومی بسیار مهم نیستند ، بلکه فازی است که در آن امواج نور متناظر نوسان می کنند. یوهانس هیلبراند توضیح می دهد: “شما می توانید این را با دو باند لاستیکی متصل شده توسط یک باند الاستیک مقایسه کنید.” “آنها می توانند دقیقاً به موازات یکدیگر یا در مقابل یکدیگر به عقب و جلو بچرخند ، به طوری كه یا به سمت یكدیگر چرخش كنند یا از یكدیگر دور شوند. و این دو حالت ارتعاش فركانس های كمی متفاوتی دارند.”

این امر با نور لیزر که از طول موج های مختلفی تشکیل شده است مشابه است: امواج نور منفرد روی شانه فرکانس می توانند دقیقاً همزمان شوند – سپس آنها به روشی بهینه همپوشانی دارند و می توانند پالس های کوتاه و شدید لیزر ایجاد کنند. یا ممکن است بین نوسانات آنها جابجایی وجود داشته باشد ، در این حالت هیچ پالسی ایجاد نمی شود ، بلکه نور لیزر با شدت تقریباً مداوم است.

تعدیل کننده نور

یوهانس هیلبراند می گوید: “استفاده از لیزرهای آبشار کوانتومی در گذشته دشوار بود که بین این دو گزینه جابجا شوید.” “با این حال ، ما یک تعدیل کننده کوچک در لیزر آبشار کوانتومی خود ساخته ایم که امواج نور بارها و بارها عبور می کنند.” ولتاژ متناوب به این تعدیل کننده اعمال می شود. بسته به فرکانس و قدرت ولتاژ در لیزر ، نوسانات مختلف نور می تواند تحریک شود.

بندیکت شوارتز می گوید: “اگر این تعدیل کننده را دقیقاً با فرکانس مناسب کنترل کنید ، می توانید فرکانس های مختلف فرکانس ما را دقیقاً به صورت همگام تغییر دهید.” “این امکان ایجاد ترکیب این فرکانس ها به پالس های کوتاه و شدید لیزر را فراهم می کند – بیش از 12 میلیارد بار در ثانیه.”

این سطح کنترل بر روی پالس های کوتاه لیزر مادون قرمز قبلاً با لیزرهای نیمه هادی امکان پذیر نبود. در بهترین حالت ، این نوع نورها فقط با روشهای بسیار گران و از دست رفته تولید می شوند. بندیکت شوارتز گفت: “فناوری ما این مزیت اساسی را دارد که می توان آن را کوچک سازی کرد.” “می توان از آن برای ساخت ابزار اندازه گیری جمع و جوری استفاده کرد که با استفاده از این پرتوهای لیزر خاص ، مولکول های بسیار خاصی را در نمونه گاز جستجو می کند. به دلیل شدت نور بالای پالس های لیزر ، اندازه گیری هایی که به دو فوتون همزمان نیاز دارند ممکن است


فناوری جدید لیزر برای حسگرهای شیمیایی با اندازه ریز تراشه


اطلاعات بیشتر:
یوهانس هیلبراند و دیگران قفل شده در حالت پالس کوتاه لیزر نیمه هادی 8 میکرومتر با طول موج ، ارتباطات طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41467-020-19592-1

تهیه شده توسط دانشگاه صنعتی وین

نقل قول: محققان از نور مادون قرمز برای شناسایی مولکول ها (2020 ، 23 نوامبر) استخراج شده در 23 نوامبر 2020 از https://phys.org/news/2020-11-infrared-molecules.html استفاده می کنند

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.



[ad_2]

منبع: moshaverh-news.ir

ایندکسر