Ftit snin ilu, il-Professur Birgitta Bernhardt u l-grupp tagħha fl-Istitut tal-Fiżika Sperimentali tal-Università tat-Teknoloġija ta' Graz (TU Graz) fl-Awstrija fasslu l-ewwel spettrometru tal-broadband UV dual-comb fid-dinja biex jiskopri u jkejjel inkwinanti tal-arja (gassijiet) f'ħin reali. U issa ħolqu verżjoni mobbli kompatta (ara l-vidjo)-saħansitra aktar sensittiva u preċiża-biex jaqbdu marki tas-swaba' molekulari ta' sustanzi li jniġġsu l-arja b'riżoluzzjoni spettrali għolja (1 GHz), bandwidth wiesa' (12 THz), u akkwist sub-sekonda f'medda ta' 2.5 kilometri (1.55 mil).
L-ispettroskopija doppja-moxt tgħaqqad riżoluzzjoni spettrali għolja, kopertura spettrali wiesgħa, u ħinijiet qosra ta' akkwist. Filwaqt li l-approċċ huwa magħruf għall-qawwiet tiegħu fir-reġjun spettrali infra-aħmar (IR), ir-reġjun spettrali UV għadu kemmxejn sottoesplorat minħabba n-nuqqas ta 'sorsi ta' moxt ta 'frekwenza diretta.
Iżda r-reġjun spettrali UV "huwa estremament importanti, u l-apparat tagħna jippermettilek taċċessa mhux biss informazzjoni rotazzjonali u vibrazzjonali ta 'kampjuni molekulari iżda wkoll teċita tranżizzjonijiet elettroniċi," jgħid Bernhardt. "Dawn huma l-kawżi għal diversi reazzjonijiet fotokimiċi li huma rilevanti ħafna għall-fotokimika fl-atmosfera tagħna."
Żewġ pettnijiet tal-frekwenza tal-lejżer
L-ispettroskopija tal--moxt doppju tgħaqqad żewġ pettnijiet tal-frekwenza tal-lejżer b'rati ta' ripetizzjoni kemmxejn differenti, u meta dawn il-ferroviji tal-polz jinterferixxu l-isfel-jikkonverti frekwenzi ottiċi għoljin b'mod effiċjenti fid-dominju tal-frekwenza tar-radju aċċessibbli direttament.
"Nistgħu wkoll inkejlu l-proprjetajiet ottiċi-assorbiment jew dispersjoni-ta' kampjuni taħt skrutinju permezz ta' fotodijodu sempliċi," jgħid Bernhardt. "Din it-teknika issa hija sfruttata fir-reġjun UV billi l-frekwenza li tittrippla l-output IR ta 'laser kompatt wieħed-kavità dual-comb."
Grazzi għall-prinċipju tal--moxt doppju, l-ispettrometru tagħhom jilħaq poteri ta' riżoluzzjoni ta' miljun f'ħinijiet ta' kejl sub-sekonda. "Hija kombinazzjoni unika li ma tistax tilħaq bi spettrometri jew monokromaturi tal-ħakk konvenzjonali," jgħid Bernhardt.
Main benefits of the group's design changes? Broad spectral coverage of >10 THz, ħinijiet qosra ta 'akkwist (nofs sekonda), qawwa ta' riżoluzzjoni għolja ta '1,000,000, sensittività għolja (taqsimiet trasversali ta' assorbiment baxxi daqs 10-22ċm2/molecule), u preċiżjoni għolja-kollha fi ħdan ir-reġjun spettrali UV mhux esplorat.
"Is-setup tagħna hija mobbli u ma teħtieġ l-ebda tagħmir ta 'stabbilizzazzjoni elettroniku kkumplikat," jindika Bernhardt. "Il-proġett preċedenti tagħna kien jinkludi rack elettroniku żejjed. Billi ssimplifikah, l-ispettrometru jinsab fi triqtu biex isir faċli għall-utent-u mhux biss minn esperti tal-ispettroskopija."
Preċiżjoni ta' spettrometru tal-moxt doppju-UV bla preċedent
L-ispettrometru mobbli tal-{0}}moxt UV doppju tal-grupp ippermetta lir-riċerkaturi jkejlu b'mod preċiż il-mudelli ta 'assorbiment tad-dawl UV tal-formaldehyde (inkwinant atmosferiku u kompost organiku volatili). Dan il-kejl kien tant preċiż, "aħna skoprejna numru kbir ta 'reżonanzi ta' formaldehyde qatt ma ġew osservati b'mod sperimentali qabel," jgħid Bernhardt. "Kien mument kbir!"
Fil-fatt, il-kejl tagħhom żvela l-kostanti rotazzjonali tal-formaldehyde fil-kotba tal-fiżika peress li l-1960s huma mhux preċiżi. B'kollaborazzjoni mad-diviżjoni ta' Harvard & Smithsonian Atomics and Molecular Physics taċ-Ċentru għall-Astrofiżika fl-Istati Uniti, Bernhardt u l-grupp tagħha kkoreġu l-valuri ta' dan il-parametru speċifiku tal-molekula fundamentali-sa 15%.
Il-Professur Rolf Breinbauer u l-grupp tiegħu fl-Istitut tal-Kimika Organika ta' TU Graz ikkontribwew għal dan ix-xogħol billi pprovdew formaldehyde ta'-purità għolja.
Kreditu: Wolf/TU Graz
Ir-riċerkaturi fil-laboratorju bl-UV mobbli dual-comb spectrometer-(xellug għal-lemin) Rolf Breinbauer, Birgitta Bernhardt, Clemens Hoffman, u Mithun Pal.
Li jmiss: Saħansitra aktar kompatti u stabbli?
Kull fejn il-firem spettrali jistgħu jkunu ta' interess, hemm applikazzjonijiet għal spettrometru UV doppju-moxt. Jista 'jintuża għal spettroskopija fundamentali (biex jesplora proprjetajiet ottiċi fundamentali ta' kwalunkwe speċi), kejl tal-kwalità tal-arja (kimika atmosferika ta 'inkwinanti), biosensing, u anke għal analiżi medika tan-nifs.
B'mod ċar, it-titjib tal-preċiżjoni tal-kejl tal-kwalità tal-arja jispikka minħabba l-potenzjal tiegħu li jgħin biex jiddemistifika t-tniġġis tal-arja atmosferika u l-impatt tiegħu fuq id-Dinja.
"L-ispettrometru tagħna qiegħed dejjem jaħdem fil-grupp tiegħi ta' Sensing Koerenti fit-TU Graz," jgħid Bernhardt. "Minħabba li hemm ħafna speċi li għandhom jiġu studjati, qed nesploraw modi biex nagħmlu l-istrument saħansitra aktar kompatt biex nagħmlu kampanji fuq il-post ta 'kejl tal-kwalità tal-arja miegħu."
