Les méthodes d'optique analytique sont essentielles à la société moderne car elles permettent l'identification rapide et sûre des substances dans les solides, les liquides ou les gaz. Ces méthodes reposent sur l'interaction différente de la lumière avec ces substances selon les différentes parties du spectre. Par exemple, le spectre ultraviolet permet un accès direct aux transitions électroniques au sein d'une substance, tandis que le spectre térahertz est très sensible aux vibrations moléculaires.
Image artistique du spectre d'impulsions infrarouges moyennes sur fond de champ électrique générant l'impulsion
De nombreuses technologies développées au fil des ans ont permis l'hyperspectroscopie et l'imagerie, offrant aux scientifiques la possibilité d'observer des phénomènes tels que le comportement des molécules lorsqu'elles se replient, tournent ou vibrent, afin de mieux comprendre les marqueurs du cancer, les gaz à effet de serre, les polluants et même les substances nocives. Ces technologies ultrasensibles se sont révélées utiles dans des domaines tels que la détection alimentaire, la détection biochimique et même le patrimoine culturel, et peuvent être utilisées pour étudier la structure des antiquités, des peintures ou des matériaux sculpturaux.
L'absence de sources lumineuses compactes capables de couvrir un spectre aussi large et d'offrir une luminosité suffisante constitue un défi de longue date. Les synchrotrons peuvent assurer cette couverture spectrale, mais ils ne possèdent pas la cohérence temporelle des lasers et ne peuvent être utilisés que dans des installations de grande envergure.
Dans une étude récente publiée dans Nature Photonics, une équipe internationale de chercheurs, notamment de l'Institut espagnol des sciences photoniques, de l'Institut Max Planck des sciences optiques, de l'Université d'État de Kouban et de l'Institut Max Born d'optique non linéaire et de spectroscopie ultrarapide, présente une source de rayonnement infrarouge moyen compacte et de haute brillance. Cette source combine une fibre à cristal photonique annulaire anti-résonant gonflable avec un cristal non linéaire novateur. Le dispositif émet un spectre cohérent de 340 nm à 40 000 nm avec une brillance spectrale de deux à cinq ordres de grandeur supérieure à celle des synchrotrons les plus brillants.
Les études futures utiliseront la courte durée d'impulsion de la source lumineuse pour effectuer une analyse temporelle des substances et des matériaux, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour les méthodes de mesure multimodales dans des domaines tels que la spectroscopie moléculaire, la chimie physique ou la physique de l'état solide, ont déclaré les chercheurs.
Date de publication : 16 octobre 2023