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MUSIICS

La plateforme MUSIICS (MUlti Scale Infrared Imaging platform for Complex Systems) est une plateforme de spectroscopie vibrationnelle dédiée à l’analyse multi-échelle allant du centimètre au nanomètre, de matériaux complexes tant organiques, inorganiques, qu’hybrides. Elle s’appuie notamment sur la technique AFM-IR, inventée et développée au sein de l’institut par le Prof. Alexandre Dazzi. Cette technique repose sur le couplage entre un laser infrarouge (IR) et un microscope AFM pour mesurer l’expansion thermique d’échantillons absorbant le rayonnement IR. Ce couplage permet alors de dépasser la limite de diffraction et d’effectuer des mesures IR avec des résolutions latérales allant jusqu’à quelques nanomètres. La plateforme est répartie sur deux sites :

Le site principal à l’Institut de Chimie Physique (Bat. 350) avec les instruments suivants :

                • Spectromètre FTIR Vertex
                • Microscope FTIR Lumos
                • Système AFM-IR NanoIR2
                                • Mode AFM: contact et tapping
                                • Illumination par le dessus
                                • Lasers IR QCL: 900 – 1900 cm-1 et 750 – 950 cm-1 (en cours de développement)
                • Système AFM-IR IconIR classique
                                • Mode AFM: contact, tapping, peak-force et force-volume
                                • Illumination par le dessus
                                • Lasers IR QCL: 900 – 1900 cm-1
                • Système AFM-IR IconIR environnemental (en cours de développement)
                                • Mode AFM: contact, tapping, peak-force et force-volume
                                • Illumination par le dessus
                                • Lasers IR QCL: 900 – 1900 cm-1; 2700-3200 cm-1
                                • Laser IR OPO : 2700-4000 cm-1
                • Système OPTIR Mirage
                                • Méthode: Mesure Photo-thermique Optique (OPTIR) et spectroscopie Raman
                                • Laser visible : 532 nm
                                • Lasers IR QCL: 900 – 1900 cm-1 et OPO Laser: 2700 – 4000 cm-1

Une annexe au laboratoire IPANEMA (localisé sur le site du synchrotron SOLEIL) avec les instruments suivants :

                • Système AFM-IR NanoIR2s
                                • Mode AFM: contact et tapping
                                • Illumination par le dessus
                                • Lasers IR QCL: 1350 – 1900 cm-1
                • Système AFM liquide couplé à la fluorescence Catalyst
                                • Mode AFM: contact, tapping et force-volume
                                • Couplage possible avec la fluorescence
                                • Compatibilité AFM-IR (en cours de développement)

La plateforme propose un accès privilégié aux équipes de recherche travaillant sur les matériaux anciens, les archéo-matériaux et les objets du patrimoine ainsi que les astro-matériaux avec une accessibilité par appels à projet sur du temps dédiés à ces thématiques. Pour les autres domaines de recherche, la plateforme est accessible sur demande directe.

Exemple de résultat AFM-IR obtenus sur la plateforme MUSIICS dans le cadre de la mission spatiale Hayabusa 2 – Analyse de l’échantillon de l’astéroïde Ryugu A0108-19 – A gauche : Topographie AFM (en gris) et cartographies d’absorption infrarouge à 1460 cm-1 (en bleu) pour l’absorption des CHx, à 1720 cm-1 (en rouge) pour l’absorption des C=O et à 1600 cm-1 (en vert) pour l’absorption des C=C – Au centre Image composite RGB obtenu à partir des cartographies d’absorption infrarouge permettant de mettre en évidence la distribution spatiale des différents composés chimiques – A droite : Spectres locaux d’absorption obtenu le long de la ligne blanche présentée dans l’image composite RGB mettant en évidence la présence de deux familles de composées chimiques différents dans la matrice (spectres S1 et S3) et dans un globule riche en liaisons CHx (spectres S2) (Figure adaptée de [Mathurin2024])