분석 광학 방법은 고체, 액체 또는 기체 상태의 물질을 빠르고 안전하게 식별할 수 있기 때문에 현대 사회에 매우 중요합니다. 이러한 방법은 스펙트럼의 각 영역에서 빛이 물질과 서로 다르게 상호작용하는 방식에 의존합니다. 예를 들어, 자외선 스펙트럼은 물질 내부의 전자 전이에 직접 접근하는 반면, 테라헤르츠는 분자 진동에 매우 민감합니다.
펄스를 생성하는 전기장의 배경에 있는 중적외선 펄스 스펙트럼의 예술적 이미지
수년에 걸쳐 개발된 많은 기술 덕분에 초분광법과 이미징이 가능해졌으며, 과학자들은 분자가 접히고, 회전하고, 진동하는 현상과 같은 현상을 관찰하여 암 표지자, 온실가스, 오염 물질, 심지어 유해 물질까지 이해할 수 있게 되었습니다. 이러한 초고감도 기술은 식품 감지, 생화학 감지, 심지어 문화 유산과 같은 분야에서도 유용한 것으로 입증되었으며, 유물, 그림, 조각품의 구조를 연구하는 데에도 활용될 수 있습니다.
오랫동안 해결되지 않은 과제는 이처럼 넓은 스펙트럼 범위와 충분한 밝기를 포괄할 수 있는 소형 광원의 부족이었습니다. 싱크로트론은 스펙트럼 범위를 제공할 수 있지만, 레이저의 시간적 일관성이 부족하고, 이러한 광원은 대규모 사용자 시설에서만 사용할 수 있습니다.
최근 Nature Photonics에 발표된 연구에서 스페인 광자과학 연구소, 막스 플랑크 광학 연구소, 쿠반 국립대학교, 막스 보른 비선형 광학 및 초고속 분광학 연구소 등의 국제 연구팀은 소형 고휘도 중적외선 구동 광원을 보고했습니다. 이 광원은 팽창형 반공진 링 광자 결정 파이버와 새로운 비선형 결정을 결합했습니다. 이 장치는 340nm에서 40,000nm까지의 간섭성 스펙트럼을 제공하며, 가장 밝은 싱크로트론 장치 중 하나보다 2~5배 더 높은 분광 밝기를 자랑합니다.
연구진은 향후 연구에서는 광원의 저주파 펄스 지속시간을 이용해 물질과 재료의 시간 영역 분석을 수행하고, 분자 분광학, 물리화학, 고체물리학과 같은 분야에서 다중 모드 측정 방법에 대한 새로운 길을 열어나갈 것이라고 밝혔습니다.
게시 시간: 2023년 10월 16일