Een team van wetenschappers van het National Institute of Standards and Technology (NIST) en de University of Colorado Boulder hebben aangetoond dat kwantum-infraroodspectroscopie ultrabreedband spectroscopische metingen kan uitvoeren. Deze doorbraak zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om materialen te analyseren en chemicaliën te detecteren.

Kwantum-infraroodspectroscopie maakt gebruik van de eigenschappen van de kwantummechanica om de energieniveaus van moleculen te meten. Dit kan informatie opleveren over de moleculaire structuur en samenstelling. Traditionele infraroodspectroscopie wordt echter beperkt door de bandbreedte van de gebruikte lichtbronnen en detectoren. Dit betekent dat het slechts een smal bereik aan frequenties tegelijk kan meten.

Het NIST-team heeft deze beperking overwonnen door een kwantumcascadelaser (QCL) te gebruiken. QCL's zijn halfgeleiderlasers die licht op zeer hoge frequenties kunnen uitzenden. Hierdoor kon het team een ​​veel breder frequentiebereik meten dan voorheen mogelijk was.

Het team gebruikte hun nieuwe techniek om de trillingsspectra van verschillende moleculen te meten, waaronder water, koolstofdioxide en methaan. Ze waren in staat spectra met hoge resolutie te verkrijgen die nieuwe details over de moleculaire structuur onthulden.

Deze doorbraak zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om materialen te analyseren en chemicaliën te detecteren. Het zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om verontreinigende stoffen in het milieu te identificeren of om nieuwe medische diagnostiek te ontwikkelen.

De bevindingen van het team werden gepubliceerd in het tijdschrift Nature Photonics.

Belangrijkste bevindingen:

* Kwantum-infraroodspectroscopie kan ultrabreedbandspectroscopische metingen uitvoeren.

* Deze doorbraak zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om materialen te analyseren en chemicaliën te detecteren.

* Het NIST-team gebruikte een kwantumcascadelaser (QCL) om de beperkingen van traditionele infraroodspectroscopie te overwinnen.

* Het team slaagde erin spectra met hoge resolutie te verkrijgen die nieuwe details over de moleculaire structuur onthulden.

Toekomstige implicaties:

* Deze doorbraak zou kunnen leiden tot nieuwe manieren om materialen te analyseren en chemicaliën te detecteren.

* Het zou bijvoorbeeld kunnen worden gebruikt om verontreinigende stoffen in het milieu te identificeren of om nieuwe medische diagnostiek te ontwikkelen.