时间拉伸红外光谱：分子测量的巨大飞跃

时间：2022-05-05 10:25:05 来源：

持续仅仅是飞秒（一千分之二）的激光脉冲被拉伸到纳秒（十亿分之一）范围。

分析分子的新工具比以前的方法快100倍。

光谱是在科学与工业的许多领域观察的重要观察工具。红外光谱在化学世界中尤为重要，用于分析和鉴定不同分子。目前的最先进的方法可以每秒制作大约100万个观察。东京大学研究人员大大超越了这个P，新方法大约需要快100倍。

从气候科学到安全系统，制造食品的质量控制，红外光谱用作这么多的学术和工业领域，这是一个无处不在的，虽然是不可见的，但日常生活的一部分。从本质上讲，红外光谱是一种识别物质样品中存在的分子，具有高精度的方法。基本的想法已经存在了几十年，并在此过程中经历了改善。

通常，红外光谱通过测量从样品中的分子传递或反射的红外光起作用。样品的固有振动以非常具体的方式改变了光的特性，基本上提供了由检测器和分析器电路或计算机读取的化学指纹或光谱。五十年前，最好的工具可以衡量每秒一个光谱，并且对于许多应用来说，这不足以足够。

新工具包括各种光学组件，包括激光器，镜子，镜头和探测器。它可以检测4.4和4.9微米（千分之一）之间的波长。

最近，一种称为双梳谱的技术实现了每秒100万光谱的测量速率。然而，在许多情况下，需要更快速观察以产生细粒度数据。例如，一些研究人员希望探讨在非常短的时间尺度上发生的某些化学反应的阶段。这次驱动器促使副教授Takuro Ideguchi从东京大学的光子科学和技术研究所，他的团队迄今为止调查并创造最快的红外光谱系统。

“我们开发了世界上最快的红外光谱仪，其每秒运行8000万张光谱，”Ideguchi说。“该方法，时间拉伸红外光谱，比双梳谱比速度快100倍，由于灵敏度问题，这达到了上限速度限制。”鉴于一年大约有3000万秒，这种新方法可以在50年前在一秒钟内完成两年多。

时间拉伸红外光谱通过拉伸从样品传递的激光脉冲的非常短的脉冲工作。随着透射脉冲被拉伸，检测器和伴随电子电路更容易准确地分析。一个关键的高速组件，使其成为可能的是一种称为Quantum Cascade检测器的东西，由其中一篇文献的作者开发，来自Hamamatsu Photonics的Tatsuo Dougakiuchi。

“自然科学基于实验观察。因此，新的测量技术可以开辟新的科学领域，“Ideguchi说。“许多领域的研究人员可以建立在我们这里所做的事情并利用我们的工作来提高自己的理解和观察权。”

参考：Akira Kawimoto，Kazuki Hashimoto，Tatsuo Dougakiuchi，Venkata ramaiah Badarla，Takayaka伊马拉和Takuro Ideguchi，2012年9月1日，通信物理学。
10.1038 / S42005-020-00420-3

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