Los pulsos ultracortos desempeñan un papel importante en las aplicaciones espectroscópicas. Su amplio ancho de banda espectral permite la caracterización simultánea de la muestra en varias frecuencias, eliminando la necesidad de mediciones repetidas o sintonización láser. Además, su confinamiento temporal extremo permite el aislamiento temporal de la respuesta de la muestra del pulso de excitación principal.
Esta respuesta, que transporta información espectroscópica completa, dura desde decenas de femtosegundos hasta nanosegundos (10 −15 a 10 −9 segundos) y comúnmente se detecta mediante un pulso más corto con varios retardos de tiempo. Cuando se combina con otras técnicas, como la espectroscopia coherente multidimensional o las imágenes hiperespectrales, la espectroscopia ultrarrápida facilita la identificación de componentes desconocidos.
Sin embargo, la ambición de las mediciones en tiempo real enfrenta obstáculos, principalmente debido al extenso registro de datos requerido en todo el espectro de ancho de banda alto para cada píxel, lo que introduce retrasos considerables en la captura de datos, extiende el tiempo de procesamiento y aumenta el volumen de datos.
Los investigadores han desarrollado una técnica para acelerar el análisis espectroscópico. Kilian Scheffter, estudiante de doctorado que trabaja con Hanieh Fattahi, jefe del grupo de "camposcopia de femtosegundos" del MPL, explica:"La respuesta de las moléculas a pulsos de excitación ultracortos suele ser escasa en muchas muestras, lo que implica que la respuesta se produce sólo en frecuencias específicas". conocidas como huellas dactilares moleculares."
"Al aleatorizar estratégicamente los puntos de medición en el tiempo, un enfoque establecido llamado detección comprimida puede reconstruir eficientemente la señal usando menos puntos de datos que el límite dictado por el criterio de Nyquist. Sin embargo, el principal desafío ha sido cambiar la superposición temporal de la sonda. pulsos y los pulsos de excitación de femtosegundos aleatoriamente."
"En colaboración con nuestros socios en Alemania y Francia, hemos empleado con éxito ondas acústicas para modular esta superposición temporal de forma aleatoria. Esta innovación amplía la aplicación de la detección comprimida a la medición espectroscópica en tiempo real".
"La aceleración de la espectroscopia en el dominio del tiempo ofrece varias ventajas, por ejemplo, al simplificar la obtención de imágenes sin etiquetas de muestras frágiles, la monitorización ambiental en tiempo real y el diagnóstico al aire libre de gases tóxicos y peligrosos, y la endoscopia molecular", dice el Dr. Hanieh Fattahi.
El trabajo se publica en la revista Ultrafast Science .
Más información: Hanieh Fattahi et al, Detección comprimida de huellas dactilares moleculares resueltas en campo más allá de la frecuencia de Nyquist, Ciencia ultrarrápida (2024). DOI:10.34133/ciencia ultrarrápida.0062
Proporcionado por la Sociedad Max Planck
