La champoscopie femtoseconde permet d'accéder aux empreintes des molécules dans le domaine spectral de l'infrarouge proche
"Cette recherche a des applications potentielles dans divers domaines, notamment en chimie et en biologie, où une détection moléculaire précise est essentielle
Des chercheurs de l'Institut Max Planck pour la science de la lumière ont mis au point une nouvelle technique appelée "femtoseconde-fieldoscopie", qui pourrait révolutionner la détection des biomarqueurs. Cette méthode permet de mesurer avec précision des quantités infimes de liquide, jusqu'au niveau micromolaire, avec une sensibilité inégalée dans le proche infrarouge. Elle ouvre de nouvelles possibilités pour la bio-imagerie sans étiquette et la détection de molécules cibles dans des environnements aqueux, ouvrant ainsi la voie à des applications biomédicales avancées.
Les impulsions laser ultracourtes peuvent faire vibrer les molécules de manière impulsive, de la même manière qu'un coup sec peut faire sonner une cloche. Lorsque les molécules sont excitées par ces courtes impulsions lumineuses, elles produisent un signal, appelé "désintégration par induction libre" (FID), qui contient des informations importantes sur les molécules. Ce signal ne dure qu'un très court instant (jusqu'à un trillion de secondes) et fournit une "empreinte digitale" claire de la vibration de la molécule. En champocpie femtoseconde, grâce à l'utilisation d'une impulsion laser ultracourte, le signal de la molécule est séparé de l'impulsion laser elle-même, ce qui facilite la détection de la réponse vibratoire sans bruit de fond. Les scientifiques peuvent ainsi identifier des molécules spécifiques avec une grande précision, ce qui ouvre de nouvelles possibilités pour la détection de marqueurs biologiques de manière propre et sans interférence. Comme preuve de principe, les chercheurs ont réussi à démontrer pour la première fois la capacité de mesurer des bandes combinées faibles dans l'eau et l'éthanol à des concentrations aussi faibles que 4,13 micromoles.
Au cœur de cette technique se trouve la création d'impulsions lumineuses ultracourtes et très puissantes, obtenues à l'aide de fibres à cristaux photoniques remplies de gaz. Ces impulsions, comprimées à presque un seul cycle d'une onde lumineuse, sont combinées à des impulsions infrarouges proches stables en phase pour la détection. Une méthode de détection de champ, l'échantillonnage électro-optique, peut mesurer ces impulsions ultrarapides avec une largeur de bande de détection proche du pétahertz, capturant des champs avec une résolution temporelle de 400 attosecondes. Cette extraordinaire résolution temporelle permet aux scientifiques d'observer les interactions moléculaires avec une incroyable précision.
"Nos résultats améliorent considérablement les capacités d'analyse des échantillons liquides, en offrant une sensibilité plus élevée et une gamme dynamique plus large", a déclaré Anchit Srivastava, doctorant à l'Institut Max Planck pour la science de la lumière. "Il est important de noter que notre technique nous permet de filtrer les signaux provenant des phases liquide et gazeuse, ce qui permet d'obtenir des mesures plus précises".
Hanieh Fattahi explique : "En mesurant simultanément les informations relatives à la phase et à l'intensité, nous ouvrons de nouvelles possibilités pour la spectromicroscopie biologique à haute résolution. Cette recherche ne repousse pas seulement les limites de la métrologie résolue en champ, mais approfondit également notre compréhension des phénomènes ultrarapides et a des applications potentielles dans divers domaines, notamment la chimie et la biologie, où une détection moléculaire précise est essentielle."
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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