Els científics desenvolupen un nou mètode per produir làsers d'infraroig mitjà d'alta potència

Recentment, un grup de científics liderat per la Universitat Tecnològica de Nanyang de Singapur (NTU Singapur) va desenvolupar un nou mètode, que pot generar una llum làser ultra ràpida intensa, i s'espera que creï equips precís que puguin accelerar l'"olor" de contaminants traces. i gasos nocius.
Actualment, els làsers de la gamma infraroja tenen la capacitat d'analitzar una àmplia gamma de substàncies a l'aire en qüestió de minuts, ja siguin gasos d'efecte hivernacle, toxines, explosius o gasos rellevants per a la salut humana.
D'aquests, els làsers d'infraroig mitjà d'alta potència són especialment crítics, ja que admeten equips de detecció remota altament sensibles que poden detectar amb seguretat fins i tot petites quantitats de substàncies que poden ser difícils de detectar en condicions normals.
Tanmateix, les tecnologies actuals per a la fabricació d'aquests làsers s'enfronten a reptes. D'una banda, alguns dels mètodes requereixen entorns de laboratori estrictes que no toleren cap forma d'interferència, com les variacions de vibració, temperatura o humitat, la qual cosa limita la seva aplicació en entorns reals. D'altra banda, tot i que alguns mètodes són capaços de generar llum làser en entorns inestables, la intensitat no és prou forta com per detectar amb precisió petites quantitats de substàncies.
Un equip d'investigació de la Universitat Tecnològica de Nanyang de Singapur, dirigit pel professor adjunt Chang Wonkeun, ha resolt amb èxit els reptes anteriors utilitzant una fibra buida especial i ajustant el gruix de la seva estructura interna. El nou mètode pot generar llum làser d'alta brillantor en el rang d'infraroig mitjà sense dependre d'un entorn de laboratori estable.
La nostra tècnica proporciona una nova manera de desenvolupar làsers d'infraroig mitjà portàtils, eficients i ràpids", va dir el professor Chang. Aquests làsers no necessiten ser operats en un entorn estrictament controlat i, per tant, es poden combinar amb detectors i utilitzar-los directament al camp. per provar i identificar una àmplia gamma de substàncies desconegudes. Això vol dir que ja no necessitem enviar mostres als laboratoris per analitzar-les, fins i tot per a petites quantitats de substàncies, estalviant temps i recursos significatius".
Tecnologia de fibra buida, que permet que els làsers d'infraroig mitjà (longituds d'ona de 2-20 micres) demostrin avantatges significatius a l'hora de detectar substàncies. Moltes molècules tenen propietats d'absorció úniques per als làsers en el rang d'infraroig mitjà, cosa que fa que aquests làsers siguin especialment efectius per identificar substàncies desconegudes. A més, el làser d'infraroig mitjà pot reconèixer amb precisió les substàncies fins i tot quan hi ha aigua, sense interferències de les molècules d'aigua.
El professor adjunt Chang Wonkeun va descobrir mitjançant simulacions per ordinador que variant el gruix de la paret dels microtubs de fibra buida, és possible convertir làsers d'infraroig proper en làsers d'infraroig mitjà d'alta potència. Els resultats experimentals van demostrar que van aconseguir crear làsers d'infraroig mitjà amb una longitud d'ona de 3-4 micròmetres i una potència màxima de fins a megawatts, molt superior a la d'una bombeta estàndard.
El professor ssambastien fsamvrier de la Universitat de Llemotges va comentar que l'enfocament de l'equip de la Universitat Tecnològica de Nanyang és molt diferent de l'ordenació no lineal complexa tradicional i proporciona una nova manera de pensar per fabricar làsers d'infraroig mitjà estables. A més, com que les fibres buides es poden empalmar entre si, això obre la possibilitat de produir làsers d'infraroig mitjà sense peces mecàniques en moviment.
Les dades experimentals mostren que els làsers d'infraroig mitjà fabricats per l'equip són aproximadament 1,000 vegades més potents que les tècniques existents i són prou potents per detectar substàncies traça a llargues distàncies. Chang va assenyalar, a més, "Amb làsers d'alta intensitat, podem aconseguir una sensibilitat sense precedents i esperar utilitzar aquests dispositius per detectar de manera segura quantitats rastres de substàncies que són difícils de detectar amb mètodes convencionals. substàncies que són difícils de detectar amb mètodes convencionals".
Els resultats d'aquesta investigació no només proporcionen suport tècnic per al desenvolupament d'equips de vigilància ambiental més precisos, sinó que també poden tenir un paper important en l'àmbit de la vigilància de la salut. Per exemple, detectant els nivells de metà a l'alè, la tècnica es podria utilitzar per a la detecció precoç del càncer colorectal.
De cara al futur, l'equip d'investigació té previst ampliar encara més el rang de longitud d'ona del làser d'infraroig mitjà per millorar la seva capacitat de detecció. Segons el professor adjunt Zhang, el mètode teòricament pot produir làsers d'infraroig mitjà amb longituds d'ona de fins a 10 micròmetres, cosa que ampliarà encara més la seva aplicació en àrees com la vigilància ambiental i la detecció de seguretat.