Les scientifiques accélèrent l'analyse spectroscopique
"Cette innovation étend l'application de la détection comprimée aux mesures spectroscopiques en temps réel
La spectroscopie laser ultrarapide permet de vérifier la dynamique sur des échelles de temps extrêmement courtes, ce qui en fait un outil très utile dans de nombreuses applications scientifiques et industrielles. L'inconvénient majeur de cette technique est le temps de mesure considérable qu'elle requiert habituellement, ce qui entraîne souvent des temps d'acquisition longs, de quelques minutes à quelques heures. Des chercheurs ont mis au point une technique permettant d'accélérer l'analyse spectroscopique. Les résultats du projet mené par Hanieh Fattahi, chef du groupe de recherche à l'Institut Max-Planck des sciences de la lumière, en collaboration avec des partenaires industriels allemands et français, ont été récemment publiés dans le Journal of Ultrafast Science.
Résumé visuel de la détection comprimée des empreintes moléculaires résolues sur le terrain.
@ Hanieh Fattahi / MPL Reprint von DOI: 10.34133/ultrafastscience
Les impulsions ultrabrèves jouent un rôle important dans les applications spectroscopiques. Leur large bande spectrale permet une caractérisation simultanée de l'échantillon à différentes fréquences, éliminant ainsi la nécessité de mesures répétées ou de réglage du laser. En outre, leur confinement temporel extrême permet d'isoler temporellement la réponse de l'échantillon de l'impulsion d'excitation principale. Cette réponse, qui contient des informations spectroscopiques complètes, dure de quelques dizaines de femtosecondes à quelques nanosecondes (10-15 à 10-9 secondes) et est généralement sondée par une impulsion plus courte à différents délais. Associée à d'autres techniques, telles que la spectroscopie cohérente multidimensionnelle ou l'imagerie hyperspectrale, la spectroscopie ultrarapide facilite l'identification de constituants inconnus. Cependant, l'ambition de mesures en temps réel se heurte à des obstacles, principalement en raison de l'important enregistrement de données requis dans le spectre à large bande pour chaque pixel, ce qui introduit des retards considérables dans la saisie des données, prolonge le temps de traitement et augmente le volume des données.
Des chercheurs ont mis au point une technique permettant d'accélérer l'analyse spectroscopique. Kilian Scheffter, doctorant travaillant avec Hanieh Fattahi, chef du groupe "Femtosecond Fieldoscopy" au MPL, explique : "La réponse des molécules à des impulsions d'excitation ultracourtes est généralement éparse dans de nombreux échantillons, ce qui implique que la réponse ne se produit qu'à des fréquences spécifiques connues sous le nom d'empreintes moléculaires. En randomisant stratégiquement les points de mesure dans le temps, une approche établie appelée détection comprimée peut reconstruire efficacement le signal en utilisant moins de points de données que la limite imposée par le critère de Nyquist. Cependant, le principal défi a été de modifier de manière aléatoire le chevauchement temporel des impulsions de la sonde et des impulsions d'excitation femtoseconde. En collaboration avec nos partenaires en Allemagne et en France, nous avons réussi à utiliser des ondes acoustiques pour moduler ce chevauchement temporel de manière aléatoire. Cette innovation élargit l'application de la détection comprimée aux mesures spectroscopiques en temps réel".
"L'accélération de la spectroscopie temporelle offre plusieurs avantages, par exemple en simplifiant l'imagerie sans étiquette de spécimens fragiles, la surveillance environnementale en temps réel et les diagnostics en plein air de gaz toxiques et dangereux, ainsi que la fieldoscopie moléculaire", déclare le Dr Hanieh Fattahi.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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