Nanospectroscopie infrarouge : AFM-IR
La technique AFM-IR est le résultat d’un couplage entre la spectroscopie IR et la microscopie à force atomique (AFM) et permet de s’affranchir de la diffraction optique qui est à l’origine de la limite de résolution des microscopes IR classiques (de l’ordre de quelques microns). L’approche AFM-IR est basée sur une détection photothermique et photoacoustique [Dazzi2017] ce qui permet d’atteindre une résolution latérale de l’ordre de quelques nanomètres. Au cours de la dernière décennie, la technique AFM-IR a progressivement évolué d'une technique de « preuve de concept » vers une technique plus standardisée. Les champs d’application sont extrêmement variés et couvrent des domaines aussi divers que la science des nanomatériaux, la biologie, la médecine, la géologie ou les matériaux anciens. La majorité des instruments utilisés par l'équipe sont regroupés sur la plateforme MUSIICS.
De gauche à droite: Schéma de principe de la technique, données AFM-IR obtenues sur des cellules eucaryotes modèles (image AFM, image chimique montrant la répartition des protéines dans les cellules et spectres locaux d’absorption IR).
Développements méthodologiques et instrumentaux
Alexandre Dazzi (PR), Jérémie Mathurin (IR), Carla Collange (Doctorante)
Brevetée en 2007, la technique AFM-IR est en constante évolution pour répondre aux nouveaux besoins scientifiques et aux contraintes expérimentales imposés par les échantillons [Mathurin2023]. Notre équipe est à la pointe du développement des nouvelles configurations de mesure et proposent des méthodologies innovantes pour la préparation d’échantillon et le traitement de données.
Caractérisation multi-échelle des matériaux anciens
Alexandre Dazzi (PR), Jérémie Mathurin (IR), Antoine Vite (Doctorant)
Les matériaux anciens présentent le double défi de leur complexité et de leur préciosité. Au sein de l’équipe, nous développons une approche multi-échelle originale pour explorer les caractéristiques physico-chimiques de ces échantillons et leur évolution dans le temps. Ces travaux sont réalisés en étroite collaboration avec l’IPANEMA (UAR3461) [Reynaud2020].
Étude multi-échelle appliquée à la biologie et au biomédical
Ariane Deniset-Besseau (MCF), Jérémie Mathurin (IR), Dominique Bazin (DR)
Cet axe est à l’interface entre la physique, la biologie et la médecine. Il aborde l’étude de processus physicochimiques à différentes échelles allant des assemblages protéiques aux tissus biologiques. Ces travaux sont menés en collaboration rapprochée avec les médecins (APHP : Hopital Tenon, Rotschild, Necker) et biophysiciens (INRAE) des instituts référents dans les domaines [Khzam2023, SerayUral2022, Deniset-Besseau2021, Esteve2020].
Étude des astromatériaux à l’échelle nanométrique
Jérémie Mathurin (IR), Alexandre Dazzi (PR), Laure Bejach (Doctorante)
Notre équipe est pionnière dans l’application de la technique AFM-IR pour l’analyse des astromatériaux. Elle été sélectionnée pour être leader dans la mesure AFM-IR lors de la phase d'analyse initiale des échantillons de la mission spatiale Hayabusa2 [Nakamura2022, Barrosch2022, Yabuta2023, Dartois2023], [Kebukawa2023]. Ces travaux ont aussi permis le financement d’un système unique dédié à l’analyse des astromatériaux en environnement contrôlé (PEPR ORIGINS).
Collaborations
Emmanuel Dartois et Ruxandra Gref (ISMO Orsay), Cécile Engrand (IJCLab Orsay), Marie-Joëlle Virolle (I2BC Orsay), Gaël Latour (LOB Palaiseau), Human Rezaei (INRAE Jouy en Josas), Jean Duprat et , Laurianne Robinet (MNHM Paris), Clotilde Policar et Nicols Delsuc (ENS, Paris), Hester Colboc (Hopital Rotschild Paris), Emmanuel Letavernier (Hopital Tenon Paris), Maguy Cherfan (Hopital Novo Pontoise), Guillaume Andrieu (Necker Paris), Christophe Sandt (Synchrotron Soleil, Gif sur Yvette), Mathieu Thoury (IPANEMA Gif sur Yvette), Bénédicte Bakan (INRAE Nantes), Olivier Goncalves (GEPEA St Nazaire), Frank Palmino (Institut FEMTO-ST Besançon), Alexandra der Halle (Laboratoire des IMRCP Université de Toulouse), Eric Lesniewska (ICB Dijon), Jonathan Colombet (UCA, Clermont Ferrand), Philippe Leclère (Université de Mons Belgique), Yoko Kebukawa (Yokohama National University,Japon), Natalia Piergies ((Institute of Nuclear Physics Polish Academy of Sciences Krakow Pologne), Volha Shapaval et Achim Kohler (NMBU AS Norvege), Georg Ramer (TU Wien Vienne Autriche), Vincent Raussens (ULB Bruxelles, Belgique), Keyron Hickman-Lewis (NHM UK), Peter Lasch (RKI Berlin Allemagne), Oxana Klementieva (Lund University, Suède)