Un approccio rivoluzionario all’identificazione molecolare

L'Università di Kyoto ha sviluppato la spettroscopia infrarossa quantitativa con una gamma di frequenze più ampia.

La nostra comprensione del mondo dipende in gran parte dalla nostra comprensione dei suoi materiali costitutivi e di come interagiscono. I recenti progressi nella scienza dei materiali hanno notevolmente migliorato la nostra capacità di rilevare sostanze chimiche e ampliato i loro potenziali usi.

Una di queste tecniche è Spettrometro a infrarossiViene utilizzato per l'identificazione molecolare in vari campi, come la medicina, il monitoraggio ambientale e la produzione industriale. Tuttavia, anche i migliori strumenti disponibili: Spettrometro infrarosso a trasformata di Fourier O Fourier – L'elemento riscaldante viene utilizzato come fonte di luce. Il conseguente rumore del rilevatore nella regione dell'infrarosso limita la sensibilità dei dispositivi, mentre le proprietà fisiche ne ostacolano la miniaturizzazione.

Innovazione quantitativa in spettroscopia

Ora, un gruppo di ricerca guidato dall’Università di Kyoto ha risolto questo problema integrando una sorgente di luce quantistica. L’innovativa sorgente di entanglement quantistico a banda ultralarga genera una gamma relativamente più ampia di fotoni infrarossi con lunghezze d’onda comprese tra 2 µm e 5 µm.

“Questo risultato apre la strada a una significativa riduzione delle dimensioni del sistema e a una migliore sensibilità della spettroscopia a infrarossi”, afferma Shigeki Takeuchi del Dipartimento di scienza e ingegneria elettronica.

Un altro problema in sala con gli strumenti FTIR è l'onere di trasportare l'attrezzatura gigante e assetata di energia in luoghi diversi per testare i materiali in loco. Takeuchi immagina un futuro in cui gli scanner compatti e ad alte prestazioni alimentati a batteria creati dal suo team porteranno ad applicazioni facili da usare in campi diversi come il monitoraggio ambientale, la medicina e la sicurezza.

“Possiamo ottenere spettri per vari campioni target, inclusi solidi solidi, plastica e soluzioni organiche. Shimadzu, il nostro partner che ha sviluppato il dispositivo a luce quantistica, si è reso conto che gli spettri di misurazione a banda larga erano molto convincenti nel distinguere i materiali da un'ampia gamma di campioni.

Meccanica quantistica e applicazioni a banda larga

Sebbene la luce quantistica entangled non sia una novità, la sua larghezza di banda è stata finora limitata a una banda stretta di 1 micrometro o meno nella regione dell’infrarosso. Questa nuova tecnologia, a sua volta, utilizza le proprietà uniche della meccanica quantistica, come la sovrapposizione e l’entanglement, per superare i limiti delle tecniche tradizionali.

Il team si è sviluppato in modo indipendente Dispositivo di adattamento semifase Peep La luce entangled quantistica è generata dallo sfruttamento inno – Modificare gradualmente il valore dell'articolo Periodo di inversione di polarizzazione – Per generare quantistici Fotone Si accoppia ampiamente.

“Il miglioramento della sensibilità della spettroscopia quantistica a infrarossi e lo sviluppo dell’imaging quantistico nella regione dell’infrarosso fanno parte della nostra ricerca per sviluppare vere tecnologie quantistiche”, afferma Takeuchi.

Lo studio è stato finanziato dal Ministero dell’Istruzione, della Cultura, dello Sport, della Scienza e della Tecnologia MEXT Q-LEAP, dalla Ricerca di Base sulla Scienza e Tecnologia Evoluzionistica, dall’Ufficio di Gabinetto, dal Governo del Giappone e dal Programma di espansione strategica per gli investimenti pubblici/privati ​​nella ricerca e Sviluppo. Ricerca leader nella scienza e tecnologia embrionale e nella Società giapponese per la promozione della scienza.