Des chercheurs de l'Université d'Okayama décrivent dans le journal Optique Express l'utilisation de la microscopie chimique Terahertz (THz) pour mesurer le pH de solutions à base d'eau avec un volume aussi petit que 16 nL. Les résultats sont importants pour pouvoir mesurer les concentrations de pH dans des solutions de petit volume pour des analyses cliniques et environnementales.

Pour la recherche et la surveillance cliniques et environnementales, il est important de pouvoir mesurer les concentrations de pH dans des solutions de petit volume. Cependant, les systèmes conventionnels utilisés pour mesurer la concentration d'ions nécessitent l'utilisation d'électrodes de référence qui finissent par réduire le volume de la solution, fixer une limite sur le volume minimum qu'il est possible d'analyser.

Maintenant, Dr.Toshihiko Kiwa et ses collègues de la Graduate School of Natural Science and Technology de l'Université d'Okayama, Japon, a démontré l'utilisation de la microscopie chimique térahertz (THz) pour mesurer le pH de solutions à base d'eau avec un volume aussi petit que 16 nL. Les résultats sont publiés dans Optique Express . Ce type de microscope a une plaque de détection avec des micropuits à motifs hébergeant la solution; une impulsion laser ultrarapide dirigée sur la plaque de détection génère un photocourant à modulation ultrarapide qui, à son tour, émet un rayonnement THz dans l'espace libre. Parce que l'amplitude du rayonnement THz dépend de la concentration d'ions dans les micropuits, cette méthode ouvre la possibilité d'imager la concentration d'ions sans avoir besoin d'utiliser des électrodes. Cela permet de mesurer des volumes de solution qui seraient trop petits pour les méthodes conventionnelles.

Le microscope chimique THz, qui a été développé par ce même groupe en 2007, comporte un film mince semi-conducteur (silicium) monté sur un substrat en saphir qui sert de plaque de détection. Une couche d'oxyde se forme naturellement sur le film de silicium, fournir une couche isolante entre la surface de silicium et la solution. Les chercheurs ont ajouté une résine sur la couche d'oxyde et ont utilisé des techniques photolithographiques conventionnelles pour y modeler des micropuits, l'obtention de puits d'un volume de 16 nL. Ils ont également optimisé les impulsions laser pour stabiliser le signal, et l'intégration de cette méthode dans le microscope fait partie des prochaines étapes que les chercheurs ont l'intention de prendre.

En pensant aux orientations futures que l'équipe souhaite explorer, l'auteur dit que "nous tenterons l'intégration pour la détection multi-ion et la réduction de la taille du spot laser pour améliorer la précision de la microscopie chimique THz".