dilluns, 26 de març de 2018

Generador dual de freqüència en un sol xip i làser

Els investigadors sota la direcció dels professors de Columbia Engineering Michal Lipson i Alexander Gaeta (Física Aplicada i Matemàtica Aplicada) tenen un xip de doble freqüència. "Aquesta és la primera vegada que es genera una doble pinta en un sol xip usant un únic làser", diu Lipson, professor d'Enginyeria Elèctrica d'Higgins.

Generador dual de freqüència en un sol xip i làser

Un frequency comb, és un tipus especial de feix de llum amb moltes freqüències diferents, o colors, totes espaciades entre si d'una manera extremadament precisa. Quan aquesta llum de molts colors s'envia a través d'un substrat químic, alguns colors són absorbits per les molècules. Si s'observa quins colors s'han absorbit, es poden identificar de manera individual les molècules del substrat amb una gran precisió. Aquesta tècnica, coneguda com espectroscòpia de freqüència, permet identificar empremtes dactilars moleculars i es pot utilitzar per detectar productes químics tòxics en àrees industrials, implementar controls de seguretat ocupacional o controlar el medi ambient.
El treball també va demostrar la freqüència de freqüències més àmplia de qualsevol doble simulació on-chip, és a dir, la diferència entre els colors en el final de baixa freqüència i l'extrem d'alta freqüència és el més gran. Aquest abast permet detectar una major varietat de productes químics amb el mateix dispositiu, i també facilita la identificació única de les molècules: com més àmplia sigui la gamma de colors del frequency comb, més àmplia és la diversitat de molècules que poden veure els colors.

Generador dual de freqüència en un sol xip i làser

Els espectròmetres convencionals que s'han introduït durant l'última dècada, són instruments de taula voluminosos i no són portàtils, són cars i complexos. Per contra, la frequency comb de la Columbia Engineering es pot transportar fàcilment i utilitzar-la per a la detecció i espectroscòpia en entorns de camp en temps real.
Els investigadors van miniaturitzar la frequency comb, posant els dos generadors de freqüència en un xip de mil·límetre. També van utilitzar un únic làser per generar les dues frequency comb, en lloc dels dos làsers utilitzats en frequency comb dobles convencionals, per tant, van reduir la complexitat experimental i van eliminar la necessitat d'una electrònica complicada. Pot produir anells minúsculs? De desenes de micròmetres de diàmetre? Que guien i augmenten la llum amb ultra-low, l'equip utilitza nitrur de silici, un material similar al vidre que han perfeccionat específicament per a aquest propòsit. En combinar el nitrur de silici amb escalfadors de platí, van poder ajustar els anells molt bé i fer que funcionessin amb èxit.
Amb aquesta frequency comb, els grups de Lipson i Gaeta, van demostrar espectroscòpia en temps real del diclorometà químic a velocitats molt altes, en un ampli rang de freqüències. Dissolvent orgànic àmpliament utilitzat, el diclorometà és abundant tant en zones industrials com en emissions humides. La substància química és cancerígena, i la seva gran volatilitat suposa un risc d'inhalació aguda. L'espectròmetre compacte de la Columbia Engineering va ser capaç de mesurar un ampli espectre de diclorometà en només 20 microsegons (hi ha 1.000.000 de microsegons en un segon), una tasca que hauria trigat almenys diversos segons amb els espectròmetres convencionals.

Generador dual de freqüència en un sol xip i làser

A diferència de la majoria dels espectròmetres, que se centren en la detecció de gas, aquest nou i espectròmetre miniaturitzat és especialment adequat per a líquids i sòlids, que tenen unes característiques d'absorció més àmplies que els gasos, el rang de freqüències que absorbeixen està més estès.
L'equip està treballant per ampliar encara més la freqüència de les frequency comb fins i tot i augmentar la resolució de l'espectròmetre ajustant les línies de la frequency comb.

Font: Columbia University Scholl of Engineering and Applied Science

Cap comentari:

Publica un comentari a l'entrada

Aquest és un blog amb moderador dels comentaris. Per tant, no apareixen immediatament