p Um novo avanço promete aumentar a sensibilidade dos espectrômetros de alta resolução que realizam análises químicas usando comprimentos de onda terahertz. Essa sensibilidade mais alta pode beneficiar muitos aplicativos, como a análise das complexas misturas de gases encontradas nas emissões industriais e a detecção de biomarcadores de doenças no hálito dos pacientes. Também pode levar a novas maneiras de detectar a deterioração de alimentos por meio da detecção de gás. p No Optica , O jornal da Optical Society (OSA) para pesquisas de alto impacto, pesquisadores liderados por Gaël Mouret da Université du Littoral-Côte d "Opale, na França, relataram uma nova cavidade óptica de alto desempenho para frequências terahertz. Eles usaram essa cavidade para demonstrar a primeira espectroscopia aprimorada por cavidade convincente realizada com frequências terahertz.

p As frequências terahertz situam-se entre as microondas e as ondas de luz infravermelha no espectro eletromagnético. Para análise espectroscópica de gás, frequências terahertz melhoram a capacidade de distinguir entre moléculas em uma amostra e de detectar uma ampla variedade de moléculas. Contudo, a tecnologia necessária para fazer pleno uso dessas frequências ainda está em desenvolvimento.

p “Vários estudos têm usado frequências terahertz para analisar gases industriais emitidos para a atmosfera, mas todos foram prejudicados por uma falta de sensibilidade, "disse o membro da equipe de pesquisa Francis Hindle." Nossa nova cavidade óptica vai expandir os tipos de moléculas que podem ser identificadas com espectroscopia de fase gasosa terahertz e melhorar o nível de detecção viável. "

p Sensibilidade crescente

p Os pesquisadores usaram componentes recentemente disponíveis para construir uma cavidade óptica terahertz de alta finesse, um arranjo de espelhos e um guia de ondas que confina a luz para que ela reflita várias vezes. Cavidades ópticas de alta finesse exibem perda de luz muito baixa e, portanto, permitem que a luz rebata entre os espelhos mais vezes antes de sair da cavidade. Os novos componentes incluíam um guia de onda ondulado circular de baixa perda e dois espelhos fotônicos altamente reflexivos especialmente projetados para funcionar bem em frequências terahertz.

p Para espectroscopia com cavidade aprimorada, uma mistura de gás é colocada na cavidade óptica, onde interage com a luz interna. A nova cavidade permite que as ondas terahertz saltem para frente e para trás cerca de 3.000 vezes antes de sair. Isso significa que as moléculas em análise interagem com as frequências terahertz a uma distância efetiva de aproximadamente um quilômetro dentro de um ressonador de apenas 50 centímetros de comprimento. À medida que as ondas saltam, eles podem ser absorvidos muitas vezes por quaisquer moléculas que estejam presentes, permitindo uma medição muito sensível.

p "Uma cavidade com essa sutileza não estava disponível anteriormente em frequências terahertz, "disse Hindle." Este avanço permite que as frequências de terahertz sejam aplicadas a muitas técnicas altamente sensíveis já usadas no infravermelho. "

p Detectando moléculas raras

p Para demonstrar a espectroscopia de cavidade aprimorada de um gás com seu novo dispositivo, os pesquisadores analisaram uma amostra de gás sulfeto de carbonila, que se encontra naturalmente na atmosfera. Embora a amostra de gás contivesse muitos isótopos de sulfeto de carbonila, os pesquisadores foram capazes de medir um isótopo muito raro presente em uma concentração de apenas uma molécula por 50, 000 moléculas. Medir as proporções de diferentes isótopos químicos em uma amostra pode ser usado para determinar a fonte de um poluente.

p Os pesquisadores planejam expandir a gama de frequências do espectrômetro para que ele possa ser usado para analisar moléculas e misturas ainda mais complexas.

p "Nossa pesquisa mostra que agora é possível construir facilmente cavidades terahertz de alta finesse e usá-las para a medição de gases em alta resolução, "disse Hindle." Isso poderia contribuir para melhorar o monitoramento de uma grande variedade de gases presentes em quantidades muito baixas para aplicações de poluição ambiental e industrial a medicamentos. "