Spectrométries optiques
Principe
La spectrométrie optique repose sur l’interaction par absorption ou diffusion entre la matière et une onde électromagnétique dont la longueur d’onde va du domaine ultraviolet et visible à l’infrarouge lointain. Cette interaction permet de mettre en évidence les transitions électroniques (domaine UV-visible) et vibrationnelles (domaine infrarouge) dans les molécules et les matériaux étudiés, afin d’en déduire leur composition, leur structure et leurs éventuelles modifications sous des contraintes spécifiques (température, atmosphère, tension mécanique etc …).
Pour qui ?
La mise en œuvres des techniques associées à la spectrométrie optique nécessite une formation relativement brève sur les appareillages et offre ainsi la possibilité d’être accessible à un public large : ingénieurs et techniciens du secteur public ou privé, chercheurs et enseignants-chercheurs, étudiants en post-doctorat, thèse, master et 3ème année de licence scientifique.
Pour quoi ?
Ces techniques peuvent être employées aussi bien sur des solides, des liquides voire des gaz. L’échantillon peut être massif, poudreux, sous forme de pâte, de films minces, en solution dans un solvant etc. … Les informations obtenues peuvent être qualitatives pour l’identification des molécules et matériaux présents dans un échantillon et leur répartition spatiale (structure, architecture de l’échantillon), mais aussi quantitatives (dosages d’espèce, composition d’un mélange). Enfin ces techniques permettent de quantifier l’interaction lumière-matière via la mesure de certaines propriétés optiques telles que les coefficients d’absorption, de réflexion, de diffusion, les constantes diélectriques, la polarisabilité etc …
Comment ?
Dans le domaine des transitions électroniques (UV-visible), la spectrométrie est principalement menée en absorption et en réflexion à angle variable dans des accessoires adaptés à la nature de l’échantillon. Elle permet de caractériser les orbitales électroniques des molécules et matériaux et les probabilités de transition entre ces orbitales.
Dans le domaine des vibrations, deux techniques sont proposées : la spectrométrie infrarouge et la spectrométrie de diffusion Raman. Elles renseignent toutes les deux sur les groupements fonctionnels chimiques présents dans des molécules ou des matériaux et permettent également la mise en évidence d’interactions intermoléculaires ou d’effets de contraintes dans les matériaux. Pour ces deux techniques, une approche en microscopie est possible, permettant de localiser les informations à l’échelle de quelques dizaines de µm en infrarouge, et quelques centaines de nm en diffusion Raman. Des cellules spécifiques permettent la mise en œuvre de l’ensemble des techniques de spectrométrie optique dans des conditions de température et d’atmosphère contrôlées, autorisant l’étude de la modification éventuelle des échantillons sous des contraintes spécifiques.