 Хорошее качество и точность являются существенными - что также относится к продуктам фармацевтической и химической промышленности. В то время как качество химических продуктов часто все еще контролируется вручную в процессе производства, система на основе лазера может взять на себя эту задачу в будущем, обеспечивая непрерывный мониторинг в режиме реального времени.
Новые продукты постоянно появляются на рынке, с улучшенными активными ингредиентами или менее отрицательными побочными эффектами. Одним важным моментом является разработка материальных композитов, таких как таблетки или капсулы: их качество должно быть безупречным. Чтобы проверить желаемую химическую реакцию, образцы берутся из реакционных сосудов и исследуются в лаборатории, применяя хроматографию или спектроскопию. Дорогие и утомительные усилия, однако, только позволяют проводить расследование на основе случайных выборок.
Этот процесс может в скором времени быть упрощена с помощью нового инфракрасного лазера, разработанного исследователями института Фраунгофера в Дрездене. Их квантовые каскадные лазеры будут способствовать новому виду спектроскопии. Процесс химической реакции, как например, в разработке новых лекарственных средств, вскоре может постоянно контролироваться в режиме реального времени, вместо анализа случайных выборок. Основной принцип заключается в следующем. Лазер посылает инфракрасный свет в реакционный сосуд. Вещества, который он содержит, поглощают часть света; остальное рассеивается назад и анализируется с помощью детектора. Каждое вещество «проглатывает» свет в различных конкретных длинах волн. Результатом является спектр поглощения, который позволяет точно определить каждое вещества - по аналогии с идентификации человека на основе его отпечатков пальцев. С помощью такого спектрометра будет возможно точно определить концентрацию реагентов материалов в реакционном сосуде, а также их количество, уже преобразованное в конечный продукт - на любой момент времени в процессе реакции.
Для этого лазер должен отвечать нескольким требованиям: излучаемый свет лазера должен состоять только из одной конкретной волны и, кроме того, должен постоянно регулироваться на обширной области спектра. Таким образом, лазерное излучение первоначально имеет короткую длину волны, которая постепенно увеличивается до назначенного значения - прежде, чем процедура начинается сначала. Затем детектор определяет для каждой длины волны, сколько света рассеивается обратно соответствующим образцом. Еще одна проблема: процесс переключения длины волны излучения лазера должен быть как можно быстрее. Ранее лазеру требовалось несколько секунд, чтобы настроиться на каждую волну и определить фактическое состояние анализируемой химической реакции. Исследователи получили возможность увеличить эту скорость в 1000 раз, применяя микромеханическое сканирующее зеркало. Вместо одного спектра в секунду, они теперь могут записать 1000 спектров в секунду.
Лазер имеет размер чуть больше спичечного коробка. Таким образом, он не только подходит для реакционных сосудов, используемых в фармацевтической и химической промышленности, но и облегчает другие приложения. В будущем, например, может появиться ручное устройство, что позволит полиции или таможенникам осмотреть подозрительные вещества быстро и легко. Имеем ли мы дело с чем-то незначительным, как мука или безобидной порошок – или с запрещенным наркотиком? Чтобы ответить на этот вопрос, агентам просто следует направить лазерный луч на вещество. Детектор анализирует записанный спектр, затем программное обеспечение сравнивает его с многочисленными хранящимися спектрами - и в считанные секунды, сотрудники имеют ясность об исследуемом веществе.
|
