Les méthodes d'optique analytique sont essentielles à la société moderne, car elles permettent l'identification rapide et sûre de substances dans les solides, les liquides ou les gaz. Ces méthodes reposent sur l'interaction de la lumière avec ces substances dans différentes parties du spectre. Par exemple, le spectre ultraviolet a un accès direct aux transitions électroniques à l'intérieur d'une substance, tandis que le spectre térahertz est très sensible aux vibrations moléculaires.
Une image artistique du spectre d'impulsions infrarouge moyen en arrière-plan du champ électrique qui génère l'impulsion
De nombreuses technologies développées au fil des ans ont permis l'hyperspectroscopie et l'imagerie, permettant aux scientifiques d'observer des phénomènes tels que le comportement des molécules lorsqu'elles se replient, tournent ou vibrent, afin de comprendre les marqueurs du cancer, les gaz à effet de serre, les polluants et même les substances nocives. Ces technologies ultrasensibles se sont avérées utiles dans des domaines tels que la détection des aliments, la détection biochimique et même le patrimoine culturel, et peuvent être utilisées pour étudier la structure des antiquités, des peintures ou des sculptures.
L'absence de sources lumineuses compactes capables de couvrir une gamme spectrale aussi large et d'une luminosité suffisante constitue un défi de longue date. Les synchrotrons peuvent assurer une couverture spectrale, mais ils n'ont pas la cohérence temporelle des lasers, et ces sources lumineuses ne peuvent être utilisées que dans des installations à grande échelle.
Dans une étude récente publiée dans Nature Photonics, une équipe internationale de chercheurs de l'Institut espagnol des sciences photoniques, de l'Institut Max Planck des sciences optiques, de l'Université d'État du Kouban et de l'Institut Max Born d'optique non linéaire et de spectroscopie ultrarapide, entre autres, présente une source pilote infrarouge moyen compacte et très brillante. Elle associe une fibre à cristal photonique annulaire anti-résonant gonflable à un nouveau cristal non linéaire. Ce dispositif produit un spectre cohérent de 340 nm à 40 000 nm, avec une luminosité spectrale deux à cinq ordres de grandeur supérieure à celle des synchrotrons les plus brillants.
Les études futures utiliseront la durée d'impulsion à faible période de la source lumineuse pour effectuer une analyse dans le domaine temporel des substances et des matériaux, ouvrant de nouvelles voies pour les méthodes de mesure multimodales dans des domaines tels que la spectroscopie moléculaire, la chimie physique ou la physique du solide, ont déclaré les chercheurs.
Date de publication : 16 octobre 2023