28/07/2012 - Nouvelle technique d'identification des matériaux à l'échelle nanométrique

Menéame

Chercheurs des centres de recherche en nanotechnologie NanoGUNE (San Sebastian, Espagne), la Université de Munich (LMU, Allemagne) et Neaspec GmbH (Martinsried, Allemagne) ont présenté un nouveau développement technologique qui résout l’une des principales questions de la science des matériaux et de la nanotechnologie: comment identifier les matériaux à l’échelle nanométrique.

Couverture non invasive à l’échelle nanométrique

L’une des dernières avancées de la chimie moderne et de la nanotechnologie est la cartographie non invasive de matériaux à résolution nanométrique. Il existe en effet une grande variété de techniques d’imagerie à haute résolution (par exemple microscopie électronique ou microscopie de sonde à balayage); cependant, leur sensibilité chimique ne peut répondre aux exigences de la chimie nanoanalytique moderne. La spectroscopie optique, d’autre part, il offre une sensibilité chimique très élevée, mais sa résolution est limitée, en raison de la diffraction, à environ la moitié de la longueur d’onde; par conséquent, la cartographie chimique à échelle nanométrique n’est pas possible.

L’identification chimique de l’échelle nanométrique et la cartographie des matériaux sont maintenant possibles avec nanoFTIR, une technique optique qui combine la technique s-SNOM (microscopie optique de balayage de champ proche) avec la spectroscopie infrarouge par transformation de Fourier (FTIR). En éclairant la pointe métallisée d’un microscope de force atomique (AFM) avec un laser infrarouge à large bande, et en analysant la lumière de retour dispersée avec un spectromètre de transformation de Fourier spécialement conçu, les chercheurs peuvent montrer une spectroscopie locale infrarouge avec une résolution spatiale inférieure à 20nm. "NanoFTIR nous permet d’identifier rapidement et efficacement, à l’échelle nanométrique, tout matériel actif dans l’infrarouge," dit Florian Huth, qui a réalisé les expériences.

Un aspect important d’une grande importance pratique est que le spectre du nanoFTIR est totalement compatible avec le spectre conventionnel du FTIR, tandis que la résolution spatiale est augmentée par un facteur de 300 comparé à celui de la spectroscopie infrarouge conventionnelle. "La haute sensibilité à la composition chimique, combinée à l’ultra haute résolution, fait de la nanoFTIR un outil unique pour la recherche, le développement et le contrôle de qualité de la chimie des polymères, de la biomédecine et de l’industrie pharmaceutique" conclut Rainer Hillenbrand, leader du groupe nanooptique de nanoGUNE.

Par exemple, nanoFTIR peut être utilisé pour l’identification chimique des contaminations d’échantillons à échelle nanométrique. La Fig. 1 affiche une image AFM d’un film PMMA sur une surface en silicium. Le contraste de phase AFM indique la présence d’une contamination de 100 nm, mais l’identification chimique de la particule ne peut pas être déduite de ces images. En utilisant la technique nanoFTIR pour obtenir un spectre local infrarouge au centre de la particule et en le comparant à la base de données du spectre conventionnel du FTIR, la contamination peut être identifiée comme une particule PDMS.

Ref.: (F. Huth et al., Nano Letters, 2012, DOI: 10.1021/nl301159v)

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