La spectroscopie Raman est une technique fondamentale utilisée dans l’étude des matériaux – y compris les nanostructures – et des systèmes biologiques dans le but d’analyser leur composition. Ses applications vont de l’industrie médicale aux missions d’exploration planétaire. Malgré leur popularité en tant qu’outil non destructif, rapide et efficace pour identifier diverses substances et en vérifier la composition, les spectromètres Raman ont toujours été volumineux et coûteux. Afin de les rendre plus petits, abordables et capables de produire des résultats exploitables, une initiative lancée dans le cadre du projet IoSense, financé par l’UE, a mis au point un nouveau système doté d’une technologie on-chip (sur puce). Ce système peut être utilisé pour fabriquer des scanners portables ou même pour être intégré dans un smartphone.
Un
article publié par Interuniversitair Micro-Electronica Centrum (imec) partenaire du projet indique que les dispositifs portables disponibles sur le marché «n’atteignent pas les performances souhaitées pour les applications haut de gamme en grande partie à cause de la capacité limitée de mise à l’échelle de la spectrométrie Raman dispersive conventionnelle où la lumière diffusée est focalisée sur une fente.» Il y est ajouté que: «Réduire la taille du dispositif tout en conservant une résolution spectrale élevée (< 1 nm) signifie qu’il faut réduire la taille de la fente ce qui limite automatiquement le débit optique. Grâce à un nouveau concept pour lequel un brevet a été déposé imec est maintenant parvenu à surmonter cet obstacle qui limitait les performances.»
L’article fait remarquer qu’«il est possible d’atteindre à la fois un débit optique élevé et une résolution spectrale élevée dans un dispositif miniaturisé», grâce à la «parallélisation massive d’interféromètres à guides d’ondes intégrés monolithiquement sur un capteur d’image CMOS.» Il y est précisé: «Ce nouveau système est fabriqué sur la plateforme biophotonique SiN [nitrure de silicium] d’imec, qui garantit robustesse et compatibilité avec une production à gros volume.»
Des applications diverses
Selon Pol Van Dorpe, membre principal du personnel technique d’imec, les domaines dans lesquels cette nouvelle technologie pourrait être mise en œuvre comprennent «l’analyse des aliments, la détection du mélanome ou l’hydratation de la peau. Dans le domaine médical, nous y voyons des opportunités pour effectuer des mesures en ligne pendant une intervention chirurgicale ou une endoscopie. Et en ce qui concerne l’exploration spatiale, pouvoir effectuer une analyse de matériaux avec un système compact est d’une valeur inestimable.»
La spectroscopie Raman, qui utilise la diffusion inélastique de la lumière envoyée sur un matériau, porte le nom de Sir Chandrasekhara Venkata Raman, lauréat du prix Nobel de physique en 1930. Cette technique fait intervenir l’analyse des modes de vibration, de rotation ainsi que d’autres modes à basse fréquence propres à un système. La lumière interagit avec la matière de différentes façons, en étant transmise à travers certains matériaux, alors que d’autres la réfléchissent ou la diffusent. La nature du matériau et la longueur d’onde de la lumière ont tous les deux un impact sur cette interaction. Le terme de spectroscopie fait référence à l’étude de cette lumière.
Le projet IoSense (Flexible FE/BE Sensor Pilot Line for the Internet of Everything) qui a soutenu une partie des travaux d’imec a été créé pour mettre en place «les bases d’une capacité de production accrue en ce qui concerne les capteurs discrets et intégrés ainsi que les solutions constituées d’un système de capteurs en Europe notamment la phase de conception et les tests pour différentes chaînes d’approvisionnement axées sur les applications clés» comme cela est indiqué sur le
site web du projet. IoSense cible plusieurs domaines tels que la mobilité la société l’énergie et la santé intelligentes.
Pour plus d’informations, veuillez consulter:
site web du projet IoSense
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