Usando um pente feito de lasers para estudar gases de efeito estufa

Prévia do material em texto

1/2
Usando um pente feito de lasers para estudar gases de
efeito estufa
Pesquisadores que trabalham para entender as mudanças climáticas, encontram inspiração nos lugares
mais improváveis.
Nossa atmosfera é uma mistura turbulenta de vários gases. CO 22, NO 22, e H2 O, estão entre os mais
notáveis destes, e as mudanças em sua concentração estão levando ao aquecimento da atmosfera. Os
cientistas atmosféricos estão constantemente tentando manter o dedo no pulso desses gases de efeito
estufa, avaliando suas concentrações, bem como identificando de onde eles vieram. Para pintar um
quadro ainda mais abrangente da nossa composição atmosférica, os cientistas no Colorado procuraram
inspiração em uma fonte improvável: um pente.
Os métodos atuais de medição da composição atmosférica são baseados no conceito de
espectroscopia. A radiação eletromagnética excita as moléculas, fazendo com que elas irradiem sua
própria assinatura única com base em sua composição. Essas impressões digitais podem então ser
usadas para determinar a composição de uma entidade, como a atmosfera. Os cientistas que pesquisam
a composição atmosférica normalmente prestam atenção a um conjunto altamente específico de
comprimentos de onda, ou investigarão uma gama maior de comprimentos de onda usando uma fonte
de luz como o Sol, através da espectroscopia infravermelha de quatroier-transform. No entanto, ambas
as técnicas têm deficiências.
“Como os lasers sintonizáveis geralmente só escaneiam por uma pequena faixa de comprimento de
onda, eles geralmente medem apenas alguns gases”, diz o autor Kevin Cossel, do Instituto Nacional de
https://www.advancedsciencenews.com/greenhouse-gas-emissions-show-sharp-decline-due-to-pandemic/
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lpor.202000583
2/2
Padrões e Tecnologia. Ele continua: “Por outro lado, os sistemas de espectroscopia infravermelha de
quatroier-transformes medem em um espectro muito amplo, para que possam medir um grande número
de gases, mas normalmente não medem os comprimentos de onda no espectro com a mesma
precisão”. Esse trade-off entre quantidade e qualidade inspirou a equipe de pesquisa a desenvolver uma
nova técnica.
Primeiro, uma fonte de laser produz luz na faixa de infravermelho médio de comprimentos de onda de
4,5 a 5 micrômetros. Dentro dessa faixa maior estão centenas de milhares de “dentes de pente” – linhas
de emissão estreitas uniformemente espaçadas dentro da saída mais ampla. “Para medir os gases de
efeito estufa, olhamos para a quantidade de luz penteada absorvida em cada comprimento de onda”,
explica Cossel. Uma vez que cada gás tem um padrão distinto de absorção (o “espectro de absorção”),
podemos identificar quais gases estão presentes e quanto de cada gás está presente.
Para medir os gases de efeito estufa, o laser é filmado através de uma extensão do campus do Instituto
Nacional de Padrões e Tecnologia para um refletor, onde é refletido de volta para um receptor, moléculas
emocionantes ao longo do caminho. Aumentar o comprimento do caminho subsequentemente aumenta
a sensibilidade do instrumento, permitindo a detecção de pequenas mudanças na concentração de
gases de efeito estufa. A Cossel e a equipe podem gerar leituras a cada dois minutos, criando um
conjunto de dados robusto com resolução temporal incrivelmente alta.
O pente é uma conquista na medição de gases de efeito estufa devido à sua capacidade de medir gases
difíceis de detectar. “O gás de efeito estufa mais difícil de medir dos quatro é N 2 O, que foi o maior
avanço neste artigo”, diz Cossel. N 2 O está em concentrações muito menores do que outros gases de
efeito estufa, e é por isso que a maior saída do infravermelho médio do laser é importante.
“O maior objetivo é colocar o sistema em campo e realizar mais medições.” Como Cossel e seus colegas
continuam a aprimorar sua metodologia, eles estão preparando as bases para uma compreensão mais
abrangente da atmosfera e como ela está aquecendo.
Referência: Fabrizio R. Giorgetta, et al., Espectroscopia de Dual-Blocote de Pêteo Aberto para Detecção
de Gás de Traço Multiespécie na Região Espetral, Região Espetrónica, Laser & Fotônicas (2021), DOI:
10.1002/lpor.202000583
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se para receber nossa newsletter semanal e receba as últimas notícias científicas diretamente
na sua caixa de entrada.
ASN WeeklyTradução
Inscreva-se no nosso boletim informativo semanal e receba as últimas notícias científicas.
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lpor.202000583
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/lpor.202000583