Grzebień do rozwikłania struktury molekularnej materiałów
Optyczny grzebień częstotliwości można sobie graficznie wyobrazić jako grzebień o niezwykle drobnych zębach o różnej długości, tworzących kontinuum wszystkich możliwych kolorów. Spektrum grzebienia jest generowane z milionów gęsto rozmieszczonych, ultrakrótkich impulsów światła laserowego o różnych kolorach, które odpowiadają milionom różnych częstotliwości (długości fal) w widmie elektromagnetycznym. Wprowadzone w latach 90. grzebienie częstotliwości zrewolucjonizowały pomiary częstotliwości i czasu. Są one powszechnie używane w metrologii optycznej, umożliwiły powstanie zegarów atomowych i pozwoliły uzyskać najwyższe jak dotąd rozdzielczości w spektroskopii laserowej. W dziedzinie spektroskopii molekularnej połączenie ogromnego zakresu widmowego z bardzo wysoką rozdzielczością widmową poszczególnych "zębów" grzebienia umożliwia identyfikowanie pojedynczych atomów i cząsteczek. Spektroskopia w zakresie średniej podczerwieni, czyli długościach fali od 2 do 20 mikrometrów pozwalających odczytać tzw. molekularny odcisk palca, nie była jednak dotąd powszechnie używana przez naukowców ani specjalistów medycznych. Wynikało to z dużych rozmiarów systemów, w których widmo średniej podczerwieni było generowane metodą pośrednią. Naukowcom pracującym przy finansowanym ze środków UE projekcie IRCOMB ("Monolithic frequency comb generators in the mid-infrared") udało się po raz pierwszy bezpośrednio wygenerować grzebienie częstotliwości w zakresie średniej podczerwieni. Zastosowane nowatorskie techniki i specjalne materiały pozwoliły znacznie zmniejszyć rozmiary urządzenia. Zminiaturyzowane źródło składa się z mikrorezonatora krystalicznego pompowanego laserem o fali ciągłej. Wykorzystując nieliniowy proces mieszania czterofalowego, naukowcy uzyskali szerokie widmo grzebienia w okolicach 2,5 mikrometrów, co może mieć rewolucyjne implikacje dla zastosowań w nauce i medycynie. Projekt IRCOMB rozszerzył techniki spektroskopii z użyciem grzebienia częstotliwości na region molekularnych odcisków palca, tworząc niewielkie urządzenie nadające się do użytku przez naukowców i specjalistów medycznych. Wyjątkowo wysoka rozdzielczość powinna otworzyć drogę do lepszego zrozumienia istoty cząsteczek, z których składają się sztucznie uzyskane materiały, organizmy żywe i sam Wszechświat.
