Spectroscopie Raman améliorée par la pointe : Transformer les sciences analytiques

0

"Voir, c'est croire" est une phrase souvent utilisée dans les couloirs scientifiques. La microscopie est donc une branche magnifique qui donne aux chercheurs le pouvoir de visualiser les choses d'une manière que l'on croyait auparavant impossible. Malgré les sophismes liés à l'interprétation de nombreuses images obtenues par microscopie, les scientifiques comme le grand public sont toujours séduits par les preuves visuelles qui détaillent les subtilités d'une cellule, d'une molécule ou d'une nanoparticule. L'avènement des techniques de microscopie électronique, comme la microscopie à effet tunnel, a permis aux chercheurs de se plonger dans le monde des atomes. En d'autres termes, ces techniques ont permis d'observer des molécules avec une résolution atomique.

Le charme d'une image détaillant les composants d'un système compliqué, par exemple une molécule d'ADN, est durable, mais le revers de la médaille est que la caractérisation spectroscopique de l'échantillon est essentielle pour comprendre les événements qui se produisent à l'échelle microscopique ou nanoscopique. La spectroscopie et la microscopie doivent donc aller de pair, et dès 1985, des scientifiques ont suggéré de combiner les techniques de sonde à balayage avec des méthodes comme la spectroscopie Raman ou infrarouge pour obtenir des informations simultanées sur la topographie et la nature chimique. Spectroscopie Raman améliorée par la pointeLe TERS, plus communément appelé TERS, est une méthode qui combine la microscopie à force atomique (STM) et la spectroscopie Raman. Cette combinaison unique donne au scientifique analytique la possibilité d'observer la surface dans ses moindres détails optiques, topographiques et chimiques. Auparavant, on pensait qu'il était impossible de visualiser un objet dont les dimensions étaient inférieures à la moitié de la longueur d'onde de la lumière. Cette limite est généralement connue sous le nom de limite d'Abbe. La TERS brise toutefois cette limite en rendant possible la résolution au niveau moléculaire, avec l'avantage supplémentaire de l'information chimique. Le mécanisme est présenté dans le schéma ci-dessous.


Schéma d'un montage TERS utilisé pour l'analyse des acides nucléiques. Reproduit de la référence (lien)

Dans la technologie TERS, un champ nanométrique localement renforcé à proximité immédiate du sommet de la pointe métallisée est généré sous l'illumination de la lumière laser incidente comme source d'excitation locale à l'échelle nanométrique. Il peut être utilisé pour exciter localement le signal optique de l'échantillon et produire une diffusion Raman à partir du nanovolume situé à proximité immédiate du sommet de la pointe. L'apex de la pointe est le dispositif clé du TERS en tant que diffuseur local, qui renforce et diffuse le champ évanescent localisé vers le champ lointain pour être collecté et détecté. Il assure une amélioration et une résolution élevées au-delà de la limite de diffraction. Par essence, la TERS est capable d'enregistrer des images de résolution submoléculaire qui contiennent la signature spectrale de chaque point sondé par la pointe.

Prof. Volker Deckert et ses collègues (de l'université Friedrich Schiller de Jena, en Allemagne) ont utilisé la TERS pour séquencer une molécule d'ARN. L'application du TERS aux acides nucléiques a été une révélation car elle permet la résolution de nucléobases individuelles très proches les unes des autres (voir schéma). Un autre groupe de l'ETH Zurich, dirigé par Prof. Renato Zenobi a caractérisé de manière approfondie les spectres Raman de l'ADN. Ces études peuvent maintenant potentiellement permettre de comprendre les interactions de l'ADN avec des molécules comme les protéines, les médicaments anticancéreux, etc. Dans un autre rapportUne étude du TERS de l'amyloïde β (un dérivé protéolytique sécrété de la protéine précurseur de l'amyloïde qui est un facteur critique dans la "défaillance synaptique" précoce observée dans la pathogenèse de la maladie d'Alzheimer) a été réalisée, montrant ainsi l'immense applicabilité du TERS à des domaines inexplorés de la biologie.

Malgré les défis à relever pour faire du TERS une technique analytique de routine, son avenir pour les études biologiques semble plus prometteur que jamais. Pour conclure, la ligne proverbiale "Une image vaut mille mots"semble approprié pour une image TERS, avec la légère modification que "Une image TERS vaut 1000 spectres chargés d'informations chimiques inestimables"..

————————-
Consultez Sugosh Prabhu pour un projet ou parler avec d'autres experts en spectroscopie Kolabtree ici.


Kolabtree aide les entreprises du monde entier à embaucher des experts à la demande. Nos freelances ont aidé des entreprises à publier des articles de recherche, à développer des produits, à analyser des données, et bien plus encore. Il suffit d'une minute pour nous dire ce dont vous avez besoin et obtenir gratuitement des devis d'experts.


Partager.

À propos de l'auteur

Sugosh est actuellement chercheur postdoctoral à la KU Leuven (Belgique). Il a fait son doctorat au Bhabha Atomic Research Centre, à Mumbai, en Inde. Ses travaux de recherche actuels se concentrent sur la nanoscopie de cadres organiques covalents sur des matériaux 2D en utilisant des techniques telles que la microscopie à effet tunnel, la microscopie à force atomique et la spectroscopie Raman à pointe prédominante. Lorsqu'il n'est pas en recherche, il aime la musique classique indienne et la lecture.

Laissez une réponse

Des experts indépendants de confiance, prêts à vous aider dans votre projet.


La plus grande plateforme de freelance au monde pour les scientifiques  

Non merci, je ne cherche pas à embaucher pour le moment.