Il laboratorio di ricerca COSMOS si trova all’interno del Campus di Lecco del Politecnico di Milano e conduce attività di ricerca nell’ambito della spettroscopia molecolare ad alta precisione ed elevata sensibilità. COSMOS lab vanta collaborazioni con università, enti di ricerca ed aziende di rilievo nazionale ed internazionale (Istituto di Fotonica e Nanotecnologie del CNR, Toptica Photonics, Università di Torun, Università di Grenoble, Università di Bologna, KAUST).
Mediante l’impiego di sorgenti laser dette pettini di frequenza e grazie all’implementazione delle più recenti tecnologie ottiche siamo in grado di misurare assorbimenti molecolari in campioni gassosi con eccezionale sensibilità ed accuratezza, nella regione spettrale del vicino (1-2 µm) e medio infrarosso (dai 5 ai 15 µm) che sono la base per lo studio della fisica fondamentale e per lo sviluppo di applicazioni in campo ambientale, medicale e industriale.

Fisica fondamentale

Misura di spettri di assorbimento di molecole in fase gas sia nel vicino che nel medio infrarosso con elevatissima accuratezza che sono di interesse in campo meteorologico, ambientale e astrofisico, e per la misura di costanti fondamentali:

• caratterizzazione spettroscopica di molecole di interesse in campo meteorologico, ambientale, medico e nell’ambito dei processi di combustione
• determinazione dei parametri spettroscopici alla base della comprensione della struttura energetica delle molecole
• misura di costanti fondamentali della fisica, quali il rapporto tra massa del protone e massa dell’elettrone, per la verifica di nuove teorie fisiche.

Ricerca applicata

Sviluppo di strumenti avanzati per la misura di gas in contesti ambientali, industriali e diagnostici:

• strumentazione laser per la rivelazione di singole specie molecolari presenti in atmosfera con concentrazioni estremamente basse, dell’ordine di poche parti per miliardo
• spettrometri di nuova generazione per l’identificazione e quantificazione in tempo reale di miscele di gas con elevata risoluzione temporale per diagnostica di ambienti gassosi complessi, quali respiro umano o scarichi industriali o per monitoraggio di gas serra/inquinanti

Strumentazione

• Pettini di frequenza a erbio e a tulio che emettono nelle regioni spettrali prossime a 1.5 µm e a 2 µm rispettivamente
• Sorgenti laser: laser a diodo a cavita estesa, laser DFB, laser in fibra ottica a singolo modo longitudinale nella regione prossima a 1.5 µm, laser He-Ne nel verde e laser a cascata quantica con emissione nella regione tra i 5 e i 9 µm
• Celle per misure spettroscopiche sia a singolo che a multiplo passaggio. Cavità ottiche risonanti ad elevata finezza.
• Schede di acquisizione basate su standard PXI ad elevato sample rate (fino a 100 MS/s) equipaggiate con schede FPGA per il processing avanzato in tempo reale di elevate quantità di dati.