Une équipe de scientifiques du National Institute of Standards and Technology (NIST) et de l’Université du Colorado à Boulder ont montré que la spectroscopie infrarouge quantique peut réaliser des mesures spectroscopiques à ultra-large bande. Cette avancée pourrait conduire à de nouvelles façons d’analyser les matériaux et de détecter les produits chimiques.

La spectroscopie infrarouge quantique utilise les propriétés de la mécanique quantique pour mesurer les niveaux d'énergie des molécules. Cela peut fournir des informations sur la structure moléculaire et la composition. Cependant, la spectroscopie infrarouge traditionnelle est limitée par la bande passante des sources lumineuses et des détecteurs utilisés. Cela signifie qu’il ne peut mesurer qu’une gamme étroite de fréquences à la fois.

L'équipe du NIST a surmonté cette limitation en utilisant un laser à cascade quantique (QCL). Les QCL sont des lasers à semi-conducteurs capables d'émettre de la lumière à très hautes fréquences. Cela a permis à l’équipe de mesurer une gamme de fréquences beaucoup plus large qu’auparavant.

L’équipe a utilisé sa nouvelle technique pour mesurer les spectres vibrationnels de plusieurs molécules, dont l’eau, le dioxyde de carbone et le méthane. Ils ont pu obtenir des spectres à haute résolution révélant de nouveaux détails sur la structure moléculaire.

Cette avancée pourrait conduire à de nouvelles façons d’analyser les matériaux et de détecter les produits chimiques. Par exemple, cela pourrait être utilisé pour identifier des polluants dans l’environnement ou pour développer de nouveaux diagnostics médicaux.

Les découvertes de l'équipe ont été publiées dans la revue Nature Photonics.

Principales conclusions :

* La spectroscopie infrarouge quantique peut réaliser des mesures spectroscopiques à ultra-large bande.

* Cette percée pourrait conduire à de nouvelles façons d'analyser les matériaux et de détecter les produits chimiques.

* L'équipe du NIST a utilisé un laser à cascade quantique (QCL) pour surmonter les limites de la spectroscopie infrarouge traditionnelle.

* L'équipe a pu obtenir des spectres à haute résolution qui ont révélé de nouveaux détails sur la structure moléculaire.

Implications futures :

* Cette percée pourrait conduire à de nouvelles façons d'analyser les matériaux et de détecter les produits chimiques.

* Par exemple, il pourrait être utilisé pour identifier des polluants dans l'environnement ou pour développer de nouveaux diagnostics médicaux.