Überwachung eines optischen Frequenz-Kamm.Foto: NIST
Forscher haben die kombinierte laser-Techniken und eine geniale Erkennung Schema, um zu einem neuen, leistungsstarken Molekül-imaging-system—schneller, einfacher Weg, um zu bestimmen, die Identität von mikroskopisch kleinen Moleküle. Im Grunde ist es eine erweiterte, aber überraschend einfachen Mikroskop.
Scheint mid-Infrarot-Licht auf komplexe Moleküle wie Proteine und beobachten, wie Sie reagieren kann detaillierte Informationen über die Struktur und die Funktion, der Sie dienen. Aber heute, Infrarot-Quellen wie Laser, Heizungen, und Teilchenbeschleunigern vielleicht fehlt die nötige Helligkeit, Wellenlängen, oder Auflösung, oder vielleicht zu teuer für diese Zwecke. Es gibt auch einige effiziente Detektoren für diese mid-Infrarot-Wellenlängen. Die Gruppe von Wissenschaftlern hinter dem Projekt hofft, um diese Einschränkungen zu überwinden, die mit Ihrem neuen system.
“Die Entwicklung dieser tools, ist es spannend zu sehen, wie es gehen kann, in viele verschiedene Richtungen und eröffnen neue Möglichkeiten,” Studie Autor Scott Diddams, professor adjungierte und NIST Fellow an der University of Colorado, Boulder, sagte Gizmodo. “Es ist etwas aufregendes, etwa ein Physiker mit Biologen mittels Mikroskopie für die medizinische Analyse.”
Vielleicht erinnern Sie sich noch aus high-school-Chemie, die Elemente absorbieren bestimmte Wellenlängen des Lichts. Strahlendes Licht mit vielen verschiedenen Wellenlängen, und sehen, welche davon bekam absorbiert, ist ein Weg, um ‘Fingerabdrücke’, die Identifizierung von Molekülen. Biologische Moleküle, die eine Menge von Ihr absorbiert (oder reagieren auf andere Weise), wenn Sie getroffen mit dem Licht im mittleren infraroten Bereich, über das hinaus, was unsere Augen sehen können. Aber das mid-Infrarot-Bereich ist ein besonders schwieriger Bereich von Wellenlängen zu erzeugen, werden in die Experimente und erkennen, in Detektoren. Dies kann machen es schwierig zu bestimmen, die Fingerabdrücke vieler Biologischer Moleküle.
Eine Tischplatte mit laser-Optik und ein computer-monitor zeigt die verschiedenen Wellenlängen der Strahlung, die von einer Frequenz combPhoto: NIST
Die Forscher-pass nah-Infrarot-laser-Impulse durch eine Reihe von Optiken, einschließlich der speziellen Fasern, Kristalle und Gitter. Dies erzeugt ein breites Spektrum im mittleren Infrarot-Licht mit regelmäßig beabstandeten Wellenlängen, die wie die Zähne eines Kammes—in der Tat, diese tools sind sogenannte optische frequenzkämme. Dieses Licht trifft auf eine Probe, welche absorbiert einige der Wellenlängen während der Vermietung der rest pass durch, wodurch eine eindeutige Unterschrift oder Fingerabdruck. Dann, Sie kombinieren den laser mit einem anderen anderen nah-Infrarot-laser und senden Sie den gemeinsamen Lichtstrahl in einem Kristall. Das mid-Infrarot elektrische Feld ändert sich die Polarisation, oder die Ausrichtung auf die nahe-Infrarot-laser, der in eine direkte und vorhersagbare Weise, die leicht gemessen werden durch kostengünstige Detektoren.
All dies passt in einen tabletop-size-lab-system, so das Papier, veröffentlicht in der Wissenschaft Fortschritte.
Yu Mengjie, ein Harvard-angewandte Physik-Postdoc-fellow nicht in der Forschung beteiligt, sagte Gizmodo könnte die Methode sein, die “revolutionäre jenseits Labor” für die Identifizierung von “Lipide, Proteine, bio-Marker für Atem-Analyse oder die medizinische Verwendung, und gas sensing for environmental monitoring of industrial control.” Sie war aufgeregt, für die Art, wie es zwei Probleme gelöst: Erstens, es erweitert den Bereich der optischen frequenzkämme in der Mitte der Infrarot -, und zweitens, es ist in der Lage, die normalerweise schwer zu erkennen, Ergebnisse.
Die Forschung mag esoterisch, aber es ist eine große Sache, wenn es darum geht, diese Art von Messungen zugänglich. “Wenn Sie wollten vergleichbaren lichtquellen, würden Sie haben zu gehen, um eine große Benutzer-Einrichtung, in einer Warteschlange und warten, um zu verwenden, die Licht-Quelle”, Diddams sagte Gizmodo. “Wir haben gezeigt, dass Sie können dies tun, in eine kompakte, relativ einfach zu konstruieren, im Labor auf ein paar Quadratmetern.”
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