ASTRO-AFMIR
ASTROmaterials revealed by Atomic Force Microscopy – InfraRed
Un instrument de pointe pour l’imagerie hyperspectrale infrarouge à l’échelle nanométrique
Aperçu
Développer et proposer des techniques innovantes permettant l’analyse chimique à l’échelle nanométrique de matériaux complexes : des applications académiques aux applications industrielles
Alexandre DAZZI, Pr Université Paris Saclay
Emmanuel DARTOIS, DR CNRS
Cécile ENGRAND, DR CNRS
L’objectif du projet ASTRO-AFMIR est de développer, au sein de la communauté française, un instrument innovant pour l’imagerie hyperspectrale infrarouge à l’échelle nanométrique afin de réaliser des analyses physico-chimiques de pointe. L’instrument de nouvelle génération mis en oeuvre dans ce projet pourra cartographier les variations chimiques des matières organiques et inorganiques dans les matériaux extraterrestres à l’échelle nanométrique dans le contexte du retour d’échantillons extraterrestres par des missions spatiales, et pour d’autres échantillons précieux conservés sous des atmosphères contrôlées préservant leur intégrité.
L’objectif est la mise en œuvre et l’intégration de cet instrument au sein d’une plateforme existante, dédiée à l’analyse infrarouge multi-échelle (MUSIICS). Cet instrument sera ouvert à un large spectre d’applications couvrant les domaines académiques et industriels.
Faire évoluer
Nos recherches
Les méthodes d’imagerie chimiques non destructives à très haute résolution spatiale
Contrôler l’interaction sonde-échantillon de façon à pouvoir imager des matériaux présentant des hétérogénéités fortes de leurs propriétés mécaniques et chimiques à très petite échelle.
Étendre la gamme d’analyse spectrale
Intégration de nouvelles sources de lumière synchronisée et optimisées pour une couverture spectrale complète du domaine infrarouge indispensable à l’analyse chimique des minéraux et de la matière organique.
Analyse comparative et validation des procédés
Analyse quantitative et comparative des différents modes d’imagerie de l’instrument en fonction des matériaux analysés ; validation des modes opératoires.
L’environnement des échantillons analysés
Développer l’instrument au sein d’une chambre environnementale dédiée aux échantillons précieux et fragiles. Technique permettant l’analyse de matériaux extraterrestres issus de missions spatiales de retour d’échantillons ou de collections existantes en préservant leur intégrité.
Le consortium
CNRS, Université Paris Caclay
Des attendus scientifiques
L’objectif est de cartographier à l’échelle nanométrique les variations chimiques de la matière organique et inorganique dans les matériaux extraterrestres, en construisant un nouvel instrument qui fera passer le développement et l’exploitation des techniques AFM-IR à l’échelle supérieure, grâce à l’expertise unique réunie au sein du consortium. Ce nouvel instrument permettra d’obtenir des cartes de la distribution spatiale des groupes fonctionnels dans la matière organique et inorganique d’échantillons complexes. Il mettra en évidence les interactions entre la matière organique et les phases minérales à leurs interfaces à une échelle jamais explorée auparavant. Dans le contexte des retours d’échantillons extraterrestres, il est nécessaire de développer de telles techniques dans un environnement propre, neutre et contrôlé. Ces nouveaux développements seront mis en œuvre dans une chambre environnementale dédiée afin de permettre la mesure d’échantillons précieux sous des atmosphères contrôlées préservant leur intégrité, ouvrant la possibilité d’explorer leur modification sous des atmosphères reproduisant les environnements planétaires.
Des impacts sociétaux
L’impact et les bénéfices de ce projet offriront des opportunités sans précédent, non seulement en astrochimie, mais aussi dans de nombreux autres domaines et champs d’applications, y compris la physique fondamentale, la géologie, le patrimoine, et couvrira un large éventail d’applications pour l’industrie et l’environnement.
Développement de compétences
Au-delà du consortium impliqué dans la mise en œuvre de l’instrument, une communauté importante (30 chercheurs) issue de différents domaines scientifiques ont un intérêt marqué pour ce développement, ainsi que l’industrie (6-8 ingénieurs) qui demande régulièrement des services AFM-IR de pointe pour leurs départements de recherche et développement. Le projet accueillera et formera de 5 à 10 doctorants, post-doctorants, et ingénieurs de recherche par an provenant de domaines scientifiques variés.
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