Японские ученые усовершенствовали метод инфракрасной спектроскопии. Новое оборудование позволяет снимать 80 миллионов спектров в секунду — что превосходит по скорости все предыдущие аналоги примерно в 100 раз — и может быть применено во всех областях науки, использующих молекулярный анализ.

Работа опубликована в журнале Communications Physics.

Инфракрасная спектроскопия незаменима для химического анализа, также она широко используется в климатологии, системах безопасности и контроле качества пищевой продукции. Метод позволяет с высокой точностью определять, какие именно молекулы присутствуют в образце вещества, а также оценивать их концентрацию.

Совсем недавно спектроскопические системы смогли достичь скорости измерения миллиона спектров в секунду, однако это сопровождалось снижением точности. Во многих случаях для получения данных необходимы еще более частые наблюдения. Решая эту задачу, группа ученых из Токийского университета создала самый быстрый на сегодняшний день аппарат инфракрасной спектроскопии.

«Самый быстрый в мире инфракрасный спектрометр работает со скоростью 80 миллионов спектров в секунду, — рассказывает руководитель проекта, профессор Такуро Идэгути. — Наш метод позволил превзойти по скорости аппараты спектроскопии двойного гребня, считавшиеся до этого самыми быстрыми, примерно в 100 раз. Если сравнивать с более старыми методами, новая технология позволит за одну секунду достичь того, на что полвека назад потребовалось бы более двух лет. Исследователи во многих областях науки смогут использовать нашу работу, чтобы повысить точность измерений».

Инфракрасная спектроскопия работает за счет детектирования света инфракрасного диапазона после взаимодействия с веществом. Поскольку различные молекулы определенным образом отражают, поглощают или рассеивают свет, по спектру можно очень точно определить вещества, присутствующие в образце.

Спектроскопия с растяжением во времени, использованная учеными, работает путем растягивания очень короткого лазерного импульса после прохождения через анализируемый образец. Чем длиннее импульс, тем проще детектору становится его анализировать. Ключевым высокоскоростным компонентом нового прибора стал так называемый квантовый каскадный детектор, разработанный в Токийском университете одним из авторов статьи Тацуо Доугакиучи.