I metodi ottici analitici sono vitali per la nostra società moderna in quanto consentono l'identificazione rapida e sicura delle sostanze all'interno dei solidi, liquidi o gas. Questi metodi si basano sulla luce che interagisce con ciascuna di queste sostanze in modo diverso in diverse parti dello spettro ottico. Ad esempio, la gamma ultravioletta dello spettro può accedere direttamente alle transizioni elettroniche all'interno di una sostanza mentre il terahertz è molto sensibile alle vibrazioni molecolari.

Nel corso degli anni sono state sviluppate molte tecniche per ottenere la spettroscopia e l'imaging iperspettrale, permettendo agli scienziati di osservare il comportamento di, Per esempio, molecole quando si piegano, ruotare o vibrare per comprendere l'identificazione dei marcatori del cancro, gas serra, inquinanti o anche sostanze che potrebbero essere dannose per noi. Queste tecniche ultrasensibili si sono rivelate molto utili nelle applicazioni relative all'ispezione degli alimenti, rilevamento biochimico o anche nel patrimonio culturale, indagare la struttura dei materiali utilizzati per gli oggetti antichi, dipinti o sculture.

Una sfida permanente è stata l'assenza di sorgenti compatte che coprano una gamma spettrale così ampia con una luminosità sufficiente. I sincrotroni forniscono la copertura spettrale, ma mancano della coerenza temporale dei laser, e tali fonti sono disponibili solo in strutture di utenza su larga scala.

Ora, in un recente studio pubblicato su Fotonica della natura , un team internazionale di ricercatori dell'ICFO, l'Istituto Max-Planck per la Scienza della Luce, l'Università statale di Kuban, e l'Istituto Max-Born per l'ottica non lineare e la spettroscopia ultraveloce, guidato dal Prof. ICREA presso ICFO Jens Biegert, rapporto su una sorgente a medio infrarosso ad alta luminosità compatta che combina una fibra di cristallo fotonico anti-anello risonante riempita di gas con un nuovo cristallo non lineare. La sorgente da tavolo fornisce uno spettro coerente di sette ottave da 340 nm a 40, 000 nm con luminosità spettrale 2-5 ordini di grandezza superiore a una delle strutture di sincrotrone più luminose.

La ricerca futura sfrutterà la durata dell'impulso di pochi cicli della sorgente per l'analisi nel dominio del tempo di sostanze e materiali, aprendo così nuove opportunità per approcci di misurazione multimodali in aree come la spettroscopia molecolare, chimica fisica o fisica dello stato solido, per dirne alcuni.