L'imagerie chimique des surfaces est essentielle pour comprendre les relations entre la structure, propriétés chimiques et fonctionnelles dans des disciplines allant de la chimie, sciences des matériaux et sciences biologiques. Les méthodes conventionnelles d'analyse chimique sont généralement limitées par des limitations de faible sensibilité, résolution spatiale microscopique, étiquetage étranger, vide poussé et destruction des échantillons à l'étude.
Des scientifiques du NPL et de l'Université d'Utrecht ont démontré la capacité d'une nouvelle technique d'analyse appelée spectroscopie Raman à pointe améliorée (TERS), qui surmonte les limites des méthodes analytiques conventionnelles et fournit une imagerie chimique sans marquage et non destructive à l'échelle nanométrique, dans les environnements aériens et liquides. Pour que cette technique soit plus largement utilisée, plusieurs défis pratiques ont dû être surmontés et un processus robuste développé pour permettre des résultats reproductibles et concluants. Cela a été accompli au cours de plusieurs années et maintenant les scientifiques peuvent utiliser avec succès le TERS pour caractériser les nanotubes de carbone à paroi unique, films minces polymères, monocouches auto-assemblées de molécules organiques, défauts structurels à l'échelle nanométrique dans le graphène monocouche, réactions dans des systèmes catalytiques hétérogènes et de petites molécules dans des cellules biologiques.
Avec une méthodologie fiable en place, TERS a également maintenant le potentiel d'être utilisé dans de nouveaux domaines d'application, en particulier ceux nécessitant une imagerie de surfaces dans un liquide qui n'était pas possible jusqu'à récemment. Comme TERS fournit des informations fondamentales sur le comportement chimique des matériaux, cette compréhension permettra de développer de nouveaux produits à un rythme plus rapide, dans une variété de domaines technologiques valant des milliards de dollars.
Dr Naresh Kumar, chercheur au NPL et auteur principal, a déclaré :« Au cours des deux dernières décennies, TERS est devenu un outil puissant et fiable pour la caractérisation chimique de surface à l'échelle nanométrique, combinant la haute sensibilité chimique de la spectroscopie Raman à surface améliorée (SERS) et la résolution spatiale nanométrique de la microscopie à sonde à balayage (SPM).
La publication de ce protocole permettra d'accélérer encore la recherche TERS dans le monde, et aider les chercheurs à obtenir des données analytiques solides sur une grande variété de matériaux fonctionnels."
Pr Bert Weckhuysen, professeur de chimie inorganique et de catalyse à l'Université d'Utrecht a déclaré :« Mesurer des événements catalytiques à l'échelle nanométrique est très difficile. Cela est nécessaire pour développer des matériaux catalytiques nouveaux ou très améliorés pour accélérer les processus chimiques, favorisant ainsi la transition vers une société plus durable. Le TERS est l'une des techniques prometteuses et les protocoles de mesure rapportés dans cet article aideront les scientifiques à découvrir les subtilités des processus catalytiques. »
