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¿Sabías que CARS utiliza tres rayos láser para crear señales sorprendentes?
En la ciencia moderna, los avances en la tecnología óptica nos han proporcionado los medios para obtener una comprensión más profunda de la estructura y el comportamiento de la materia. Entre ellos, la espectroscopia Raman coherente anti-Stokes (CARS), como técnica espectroscópica precisa, ha atraído una amplia atención en la comunidad científica. CARS combina potentes capacidades de generación de señales con la capacidad de detectar características de vibración molecular, lo que le hace desempeñar un papel importante en campos como la química, la física y la biomedicina.
Principios básicos de CARSLa tecnología CARS, con su altísima sensibilidad y selectividad molecular, permite detectar la presencia de sustancias traza y se ha convertido en uno de los logros de la investigación óptica que se complementan en las comunidades científicas de Oriente y Occidente.
CARS es un proceso óptico no lineal de tercer orden que involucra tres rayos láser: un rayo de bombeo, un rayo de Stokes y un rayo de sonda. Cuando estos tres haces interactúan dentro de la muestra, se genera una señal óptica coherente en la frecuencia anti-Stokes. La esencia de este proceso es que la diferencia de frecuencia entre la luz de la bomba y la luz de Stokes (ωp−ωS) debe coincidir con la frecuencia de resonancia Raman dentro del material para mejorar eficazmente la señal.
De hecho, la espectroscopia CARS mide la calidad de las características vibracionales enfocando coherentemente las señales generadas por múltiples moléculas, en lugar de simplemente sumarlas arbitrariamente.
Historia técnica
El concepto de CARS fue propuesto por primera vez en 1965 por dos investigadores del laboratorio científico de la Ford Motor Company, P. D. Maker y R. W. Terhune. Utilizaron láseres rubí pulsados en sus experimentos y reportaron por primera vez el fenómeno CARS. Después de varios años de desarrollo, el término CARS fue nombrado oficialmente por Begley et al. de la Universidad de Stanford en 1974.
Detrás de la brillante historia de CARS se esconde la exploración de la longitud de onda, la energía y la materia por parte de innumerables científicos.Comparación entre la espectroscopia CARS y Raman La espectroscopia CARS y Raman tienen muchas similitudes, pero sus métodos básicos son diferentes. La espectroscopia Raman se basa principalmente en una única fuente láser y la señal de emisión espontánea; mientras que CARS requiere dos fuentes láser pulsadas para transformaciones impulsadas coherentemente. Esto hace que la señal CARS sea generalmente varios órdenes de magnitud mayor que la señal Raman en intensidad y tenga características fáciles de usar en la detección, como que la señal anti-Stokes está ubicada en el lado azul y no se ve afectada por el proceso de extracción.
Aplicaciones de CARS
Microscopio CARSCARS tiene una amplia gama de aplicaciones en imágenes microscópicas, especialmente para imágenes no invasivas de lípidos en muestras biológicas. Esta tecnología permite a los investigadores observar cambios dentro de las células, proporcionando una nueva perspectiva para el estudio de la biología celular.
Diagnóstico de la combustión La espectroscopia CARS también se puede utilizar para mediciones térmicas, ya que la intensidad de la señal CARS está estrechamente relacionada con la temperatura del material. Esta propiedad hace que CARS sea una tecnología popular para monitorear gases calientes y llamas, permitiendo a los investigadores observar los cambios dinámicos en el proceso de combustión.Otras aplicaciones
CARS también se está utilizando actualmente para desarrollar detectores de bombas terrestres, lo que demuestra su potencial aplicación en el campo de la seguridad.Con el avance de la ciencia y la tecnología, el potencial de los CARS en diversos campos sigue siendo infinito, esperando a que lo exploremos y descubramos.
En resumen, CARS, como tecnología óptica innovadora, no es sólo una herramienta para la investigación científica, sino también una ventana a las profundidades del mundo material. ¿Deberíamos pensar en qué otros fenómenos desconocidos están esperando que CARS los revele y decodifique?
