【頻率梳的強心針拉曼光譜研究】

明道

【頻率梳的強心針拉曼光譜研究】

 

拉曼圖像顯示的三個不同的分子存在

在德國和法國的物理學家使用頻率梳，以改善性能的拉曼光譜 — — 允許的技術可以在同一時間識別幾種不同的分子。

研究人員說，它可以用來加快化學物種在樣品中的微觀映射或用於跟隨化學反應在真正的時間。

但是，可以在實驗室裡經常使用之前必須改進分析新方法。

在相干反斯托克斯拉曼光譜，反復通過成對的超短脈衝鐳射照射樣品。

第一個脈衝設置化學鍵中的分子振動，導致折射率的週期變化的樣品。

這種變化折射率調製的第二個脈衝的頻率。

兩個脈衝之間的差距是與每個後續的對，略有增加，所以第二個脈衝看到稍晚一點在債券的振動週期和它的頻率由略有不同的金額轉移。

通過看頻移隨時間滯後的正弦變化，科學家可以工作了化學鍵的振動頻率。

每種類型的分子具有很明顯的特徵的振動頻率，拉曼光譜可以確定樣品中特定分子的存在。

耗費時間

對脈衝通常是從單脈衝鐳射，分裂成兩個生成的。在較長的路徑，導致它稍遲打樣品上發送一個脈衝。

改變路徑長度的那脈衝變化的時間滯後。這工作很好，如果測量的目的是檢測的一種已知的分子存在。

然而，如果有幾個不同的目標分子 — — 或者如果目標是確定未知的分子 — — 必須在多個頻率重複整個測量過程，這可能非常耗費時間。

這項技術變得更笨拙，如果它用來創建 2D 圖像通過掃描光穿過樣品並獲取每個圖元的拉曼光譜。

現在，量子光學與路德維希 · 馬克西米利安大學 （單元） 馬克斯 · 普朗克研究所的研究人員和同事在巴黎南區大學已經使用頻率梳來解決這個問題。

頻率梳產生極其快速和穩定的飛秒雷射脈衝，每個包含系列廣泛和高度定期譜的頻率。

特奧多爾 · 亨施 — — 單元和馬克斯 · 普朗克群體的領袖 — — 發明了頻率梳共用 2005年諾貝爾物理學獎。

更快的一千倍

團隊用兩個頻率梳，第二個脈衝速度比第一次稍慢。

因此梳子進進出出的階段，產生了一系列的成對的脈衝與變化緩慢的時間差距。

因為這項技術不涉及機械調整的路徑長度，它可以獲得一個單一的喇曼光譜約 1000年倍比傳統方法更快。

此外，每個脈衝所載頻率寬廣的範圍，他們可以同時激發多個債券振動。

折射率與脈衝之間的時間間隔之間的複雜關係的數學分析告訴研究人員模式所載，什麼正弦信號的頻率，因此哪些化學鍵 — — 和因此化學物種 — — 引起了它。

然而還有一把逮住。

振動模出在皮秒，所以一旦脈衝之間的差距已經比這更長的債券，第二個脈衝不會中折射率的任何變化在所有時間上的差距再次返回到較小的值之前。

小組成員納塔莉 Picqué，說目前，我們的技術的局限性之一是我們可以衡量一個覆蓋整個指紋區域的全譜 [電磁的區域，在其中的債券振動發生] 速度非常快，但從一組譜到下一步的時間是相當長.

研究人員計畫來降低這種使用脈衝更快的頻率梳。

事實上，梳子生產每秒高達 10 億脈衝現已可用，正在開發更快的梳子。

優雅相結合

大部分的元素在這裡做之前，說亞龍西爾在以色列魏茨曼科學研究所的超快光學組。

人為顯微拉曼光譜，用短脈衝和也人有用於頻率梳做各種花樣，但的組合是非常優雅。

他們已經結合兩件事，讓你覺得，嘿，怎麼會沒有人這樣做過嗎?

Picqué 希望研究將會有超出顯微鏡的應用程式。

你可以，例如，想像你想要監視一個化學反應作為一個功能的時間。所以你會想測量光譜每 10 微秒，看到一些產品將如何發展。

這項研究發表在自然中.

關於作者

Tim Wogan 是一個總部設在英國的科學作家

 

 

引用：http://www.microsofttranslator.com/bv.aspx?from=&to=zh-CHT&a=http%3A%2F%2Fphysicsworld.com%2Fcws%2Farticle%2Fnews%2F2013%2Foct%2F17%2Ffrequency-combs-give-raman-spectroscopy-a-boost