28 mar 2019

Une technique innovante pour caractériser la composition chimique et la structure des échantillons

Des chercheurs soutenus par l’UE ont mis au point une nouvelle technologie pour fabriquer un spectromètre Raman portatif et bon marché. Cela favorisera la création d’opportunités révolutionnaires pour l’analyse des matériaux et le contrôle de la qualité dans divers secteurs.
La spectroscopie Raman est une technique fondamentale utilisée dans l’étude des matériaux – y compris les nanostructures – et des systèmes biologiques dans le but d’analyser leur composition. Ses applications vont de l’industrie médicale aux missions d’exploration planétaire. Malgré leur popularité en tant qu’outil non destructif, rapide et efficace pour identifier diverses substances et en vérifier la composition, les spectromètres Raman ont toujours été volumineux et coûteux. Afin de les rendre plus petits, abordables et capables de produire des résultats exploitables, une initiative lancée dans le cadre du projet IoSense, financé par l’UE, a mis au point un nouveau système doté d’une technologie on-chip (sur puce). Ce système peut être utilisé pour fabriquer des scanners portables ou même pour être intégré dans un smartphone.

Un article publié par Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (imec) partenaire du projet indique que les dispositifs portables disponibles sur le marché «n’atteignent pas les performances souhaitées pour les applications haut de gamme en grande partie à cause de la capacité limitée de mise à l’échelle de la spectrométrie Raman dispersive conventionnelle où la lumière diffusée est focalisée sur une fente.» Il y est ajouté que: «Réduire la taille du dispositif tout en conservant une résolution spectrale élevée (< 1 nm) signifie qu’il faut réduire la taille de la fente ce qui limite automatiquement le débit optique. Grâce à un nouveau concept pour lequel un brevet a été déposé imec est maintenant parvenu à surmonter cet obstacle qui limitait les performances.»

L’article fait remarquer qu’«il est possible d’atteindre à la fois un débit optique élevé et une résolution spectrale élevée dans un dispositif miniaturisé», grâce à la «parallélisation massive d’interféromètres à guides d’ondes intégrés monolithiquement sur un capteur d’image CMOS.» Il y est précisé: «Ce nouveau système est fabriqué sur la plateforme biophotonique SiN [nitrure de silicium] d’imec, qui garantit robustesse et compatibilité avec une production à gros volume.»

Des applications diverses

Selon Pol Van Dorpe, membre principal du personnel technique d’imec, les domaines dans lesquels cette nouvelle technologie pourrait être mise en œuvre comprennent «l’analyse des aliments, la détection du mélanome ou l’hydratation de la peau. Dans le domaine médical, nous y voyons des opportunités pour effectuer des mesures en ligne pendant une intervention chirurgicale ou une endoscopie. Et en ce qui concerne l’exploration spatiale, pouvoir effectuer une analyse de matériaux avec un système compact est d’une valeur inestimable.»

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