Valaisemalla näytepinta lyhyillä laservalopulsseilla voidaan luoda filmisekvenssejä erilaisista kemiallisista ja fysikaalisista reaktioista. Göteborgin yliopiston tutkimusryhmä on yhdessä muista korkeakouluista tulevien tutkijoiden kanssa kehittänyt maailman nopeimman laserkameran, joka on ainakin tuhat kertaa nopeampi kuin nykyajan moderneimmat laitteet.
Löydöllä on suuri merkitys, kun halutaan tutkia hiilivetyjen salamannopeaa palamista. Laite auttaa selvittämään esimerkiksi, mitä tapahtuu materiaalille, joka palaa eri olosuhteissa? Uusi laserkamera kuvaa materiaalia kaksiulotteisessa kerroksessa, nimeltään LS-CUP (Single-shot laser sheet compressed ultrafast photography). Tutkijat ovat käyttäneet tätä LS-CUP-rakennetta erilaisten hiilivetyjen palamisen tutkimiseen.
Laserkamera pystyy luomaan elokuvia 12,5 miljardia kuvaa sekunnissa, mikä on ainakin tuhat kertaa nopeammin kuin tämän hetken parhailla laserkameroilla. - Mitä useammin kuvia otetaan, sitä tarkemmin voimme seurata edistymistä. Hiilivetypolttoaineiden palaminen tuottaa nanokokoisia nokihiukkasia, erilaisia valoilmiöitä ja polysyklisiä aromaattisia hiilivetyjä (PAH), jotka ovat haitallisia ympäristölle, sanoo tutkija Yogeshwar Nath Mishra.
Hiilivetyjen nokihiukkaset muodostavat 70 prosenttia avaruudessa olevasta aineesta ja ovat myös mielenkiintoisia nanomateriaaleja, joita voidaan soveltaa elektroniikkaan ja energiaan. Nokihiukkaset ja aromaattiset hiilivedyt ovat erittäin lyhytikäisiä, ja niiden käyttöikä mitataan nanosekunteina palaessaan. Palamiselle ovat ominaisia erittäin nopeat reaktiot, jotka eivät myöskään toistu. Palamisen tutkimiseen tarvitaan siis ultranopeita kuvantamismenetelmiä, jotka tutkijat ovat nyt saavuttaneet uudella laserkameralla.
- Aiemmin ongelmia on esiintynyt, kun kamera on rajoitettu muutamaan miljoonaan kuvaan sekunnissa. Kaksiulotteisten kuvien tuottaminen erilaisista palamistyypeistä on vaatinut toistuvia laserpulsseja, jotka vaikuttivat palamisen lämpötilaan, kun laser lisää energiaa, Yogeshwar Nath Mishra sanoo.
Uusi laserkamera ottaa ainutlaatuisen kuvan yhdellä laserpulssilla. Kuvataajuus on jopa kymmeniä miljardeja kuvia sekunnissa, ja se voidaan helposti mukauttaa tarkkailemaan kaikentyyppisiä laserindusoituja signaaleja koko käyttöiän ajan. Sovellukset ulottuvat paljon polttotutkimusta pidemmälle, ja niitä voidaan käyttää laajasti fysiikan, kemian, biologian ja lääketieteen, energia- ja ympäristötutkimuksessa.
Kuva: Yogeshwar Nath Mishra ja Peng Wang
