阳光对化学过程有重大影响。它的高能紫外线辐射尤其被所有材料强烈吸收，并引发空气中存在的物质的光化学反应。一个众所周知的例子是，当紫外线照射到氮氧化物时会形成地面臭氧。格拉茨理工大学 (TU Graz) 实验物理研究所的 Birgitta Schultze-Bernhardt 领导的研究小组目前正在利用这种高反应势来开发一种新的环境监测方法。他们开发了世界上第一台宽带紫外双梳光谱仪，可以连续测量空气污染物，并可以实时观察它们与环境的反应。关于这一进展的论文最近发表在《Optica》杂志上。
双梳光谱仪已经问世近 20 年了。在这里，光源发出宽波长范围的光，当根据其光频率排列时，它让人想起梳子的齿。如果这种光穿透气态材料样品，它所包含的分子会吸收一些光。改变光波长可以得出有关被分析气体的成分和光学特性的结论。
激光脉冲引起气体分子旋转和振动
Birgitta Schultze-Bernhardt 开发的光谱仪的特点是激光系统在紫外光谱中发射双光脉冲。当紫外线遇到气体分子时，它会以电子方式激发分子，并使它们旋转和振动，即所谓的振动电子跃迁，这是每种气态物质所独有的。此外，宽带紫外双梳光谱仪还结合了传统光谱仪迄今为止只能部分提供的三个特性：(1)发射的紫外光具有大带宽，这意味着关于光学的大量信息通过一次测量即可收集气体样品的特性;(2)高光谱分辨率，未来也将能够研究复杂的气体混合物，例如地球大气;(3) 分析气体样品时测量时间短。“这使得我们的光谱仪适合灵敏测量，可以非常精确地观察气体浓度的变化和化学反应的过程，”相干传感工作组的博士生、该出版物的第一作者 Lukas Fürst 解释道。
以甲醛为例进行开发和测试
研究人员使用甲醛开发并测试了他们的光谱仪。空气污染物是在化石燃料和木材燃烧时产生的，以及在室内通过家具中使用的粘合剂产生的蒸气产生的。Birgitta Schultze-Bernhardt 解释道：“借助我们的新型光谱仪，可以实时监测纺织或木材加工业以及烟雾水平升高的城市中的甲醛排放量，从而改善对人员和环境的保护。” 该光谱仪的应用还可以转移到其他空气污染物，如氮氧化物和臭氧以及其他与气候相关的微量气体。研究小组希望这将为它们对大气的影响提供新的发现。在此基础上，可以得出改善空气质量的新策略。
该研究领域以“先进材料科学”专业领域为基础，是格拉茨工业大学的五个战略重点之一。该研究项目由 ERC 启动补助金(Horizon 2020，项目编号 947288)和奥地利科学基金 START 奖(项目编号 Y1254)的一部分提供资助。
