Un pettine per districare la struttura molecolare dei materiali
Un pettine di frequenze ottiche può essere rappresentato graficamente come una serie infinita di denti sottilissimi di tutti i colori possibili e di diverse lunghezze. Il suo spettro è prodotto da milioni di impulsi brevissimi, estremamente ravvicinati di luce laser di diversi colori corrispondenti ai milioni di frequenze (o lunghezze d'onda) esistenti nello spettro elettromagnetico. I pettini di frequenze, introdotti negli anni Novanta, hanno rivoluzionato le misurazioni di frequenza e tempo. Oltre a essere ampiamente utilizzati nella metrologia ottica, hanno portato allo sviluppo degli orologi atomici e hanno consentito la massima risoluzione finora possibile nella spettroscopia laser. Entrando nel mondo della spettroscopia molecolare, questa enorme copertura spettrale, insieme all'altissima risoluzione spettrale di ciascun "dente" del pettine, consente l'identificazione di singoli atomi e molecole. Tuttavia, fino a ora, la spettroscopia nella gamma del medio infrarosso (IR) corrispondente a lunghezze d'onda da 2 a 20 micrometri, la cosiddetta "impronta molecolare" è stata utilizzata in misura minima dagli specialisti medici e scientifici. La causa è da ricercare nella natura ingombrante dei sistemi imposti da un metodo indiretto di produzione dello spettro mid-IR. Gli scienziati che hanno partecipato al progetto IRCOMB ("Monolithic frequency comb generators in the mid-infrared"), finanziato dall'UE, hanno dimostrato per la prima volta la produzione diretta di pettini di frequenze mid-IR basati su nuove tecniche e materiali selezionati che consentono un ingombro compatto. La fonte miniaturizzata è costituita da un microrisonatore cristallino pompato con un laser a onda continua. Con un processo non lineare detto miscelazione a quattro onde, gli scienziati hanno prodotto un ampio spettro di pettini vicino a 2,5 micrometri destinato a rivoluzionare scienza e medicina. IRCOMB ha condensato la spettroscopia mediante pettini di frequenze nella regione dell'impronta molecolare in un piccolo dispositivo compatto ideale per l'uso da parte del personale medico e scientifico esperto. La tecnologia a risoluzione estremamente elevata promette di aprire nuovi orizzonti per la comprensione delle molecole che compongono i materiali ingegnerizzati, gli organismi viventi e l'Universo.
