Figure 1 :Des chercheurs de l'Université d'Okayama ont créé une nouvelle technique de spectroscopie infrarouge utilisant un métamatériau conçu pour améliorer la qualité du signal. Des essais sur un nano-film polymère ont montré une absorption IR distincte au niveau du zeptomole, correspondant à quelques milliers de molécules organiques. Crédit :Université d'Okayama
La spectroscopie d'absorption infrarouge (IR) joue un rôle central dans les sciences des matériaux et de la vie et la détection de sécurité pour l'analyse directe des empreintes moléculaires, y compris les structures moléculaires, composition, et environnement.
Cependant, L'inspection IR de très petites quantités de molécules est difficile en raison du bruit IR de fond, il existe donc une forte demande pour améliorer la qualité du signal de cette technique.
Maintenant, Atsushi Ishikawa et Kenji Tsuruta à l'université d'Okayama, en collaboration avec RIKEN, Japon, ont développé un nouveau métamatériau - un matériau optique conçu - pour manipuler la lumière infrarouge de la manière souhaitée. Le métamatériau pourrait alors exploiter le bruit de fond indésirable, augmentant ainsi considérablement la capacité de détection ultime de la spectroscopie IR.
Les chercheurs ont proposé une conception unique de métamatériau asymétrique, constitué de films d'or de 20 nm sur un substrat de silicium (Fig.1) pour faire tourner la polarisation, c'est l'orientation des oscillations des ondes infrarouges, lors des mesures. De cette façon, les molécules fixées sur le métamatériau ont montré une polarisation différente des autres, et les chercheurs ont pu détecter uniquement le signal moléculaire cible en éliminant totalement la lumière de fond indésirable.
Les capacités du nouveau métamatériau ont été testées en identifiant l'étirement vibrationnel des doubles liaisons d'oxyde de carbone dans un nanofilm de poly(méthacrylate de méthyle) (PMMA). La mesure a montré une absorption IR distincte de l'étirement de l'oxyde de carbone, atteindre la sensibilité zeptomole avec une qualité de signal considérablement améliorée (Fig.1).
La nouvelle approche des métamatériaux développée par l'équipe a permis des mesures IR très détaillées de minuscules molécules au niveau du zeptomole, correspondant à quelques milliers de molécules organiques. Les chercheurs s'attendent à ce que leur nouvelle technique ouvre les portes au développement de technologies d'inspection IR ultrasensibles pour des applications sophistiquées, telles que la surveillance environnementale et l'analyse de l'haleine humaine à des fins de diagnostic.
