La dispersión Raman estimulada (SRS) se ha desarrollado como un contraste cuantitativo esencial para la obtención de imágenes químicas en los últimos años. Sin embargo, la resolución espectral de las principales modalidades SRS es siempre inferior a la del sistema Raman espontáneo de última generación.
Este problema surge de la estrategia de excitación:todas las modalidades SRS más utilizadas se excitan en el dominio de la frecuencia. Tienen que llegar a un equilibrio entre la sensibilidad de detección y la resolución espectral:como el proceso no lineal se beneficia de excitaciones pulsadas, la incertidumbre fundamental tiempo-energía limita la resolución espectral.
En un nuevo artículo publicado en Light:Science &Applications , un equipo dirigido por el Dr. Hanqing Xiong del Centro Nacional de Imágenes Biomédicas de la Facultad de Tecnología del Futuro de la Universidad de Pekín (Pekín, China) informó sobre un método novedoso denominado dispersión Raman estimulada transitoria (TSRS).
El equipo manipuló la interferencia de paquetes de ondas vibratorias en el dominio del tiempo mediante trenes de pulsos láser de femtosegundos de banda ancha y finalmente logró espectros Raman con límite de ancho de línea natural con una sensibilidad inferior a mM mediante espectroscopía de Fourier. Además, se han realizado imágenes hiperespectrales TSRS de células Hela vivas en la región de huellas dactilares Raman, la región de silencio celular y la popular región de estiramiento C-H.
Para mostrar la ventaja de la resolución espectral con límite de ancho de línea natural, el equipo también construyó preliminarmente un conjunto de sondas Raman de alta densidad con intervalos de modo Raman de hasta 12 cm -1 y demostró además su correspondiente imagen de código de barras. El artículo se publicó con el título "Espectroscopia e imágenes de dispersión Raman estimulada transitoriamente".
Las técnicas SRS en el dominio del tiempo pueden tener su origen en la década de 1980, lo que en realidad no es nuevo. Sin embargo, las técnicas SRS anteriores en el dominio del tiempo no pueden proporcionar una sensibilidad comparable a los métodos ampliamente utilizados en el dominio de la frecuencia. Desde el punto de vista de los autores, la diferencia entre la técnica TSRS y otros métodos SRS en el dominio del tiempo existentes es el uso de pérdida Raman estimulada (SRL) como señal.
SRL tiene una relación lineal con la concentración molecular y la sección transversal Raman, y puede detectarse mediante el método de detección heterodino clásico para lograr la misma sensibilidad limitada por el ruido de disparo que los métodos en el dominio de la frecuencia. Para construir una señal SRL en el dominio del tiempo, los autores abandonaron la popular estrategia de excitación de sonda de bomba.
En cambio, generaron interferencias de paquetes de ondas vibratorias mediante dos excitaciones impulsivas idénticas sucesivas con un retardo de tiempo controlado. La interferencia induce modulaciones en la señal SRL. Una transformada de Fourier de la traza de señal SRL modulada permite líneas espectrales con límite de ancho de línea natural.
"El rango espectral de las imágenes T-SRS solo está determinado por los anchos de banda del pulso láser. Los anchos de banda de nuestros pulsos láser de excitación solo pueden soportar un rango espectral de ~124 cm -1 . Estamos construyendo un sistema láser con pulsos mucho más cortos para TSRS, que puede proporcionar espectros SRS de rango completo similares al sistema Raman espontáneo de última generación", dijo el Dr. Xiong.
Más información: Qiaozhi Yu et al, Espectroscopia e imágenes de dispersión Raman estimuladas transitoriamente, Luz:ciencia y aplicaciones (2024). DOI:10.1038/s41377-024-01412-6
Proporcionado por la Academia China de Ciencias
