Spectroscopie ultra-rapide
Spectroscopie par génération de fréquence somme
La spectroscopie SFG évalue les propriétés vibrationnelles des surfaces et interfaces avec une sensibilité monocouche.
Présentation
Qu’est-ce que la spectroscopie SFG ?
La spectroscopie par génération de fréquence somme (SFG) évalue les propriétés vibrationnelles des surfaces et des interfaces avec une sensibilité monocouche. Contrairement à la spectroscopie Raman, qui est sensible au volume, la SFG rend compte des propriétés physiques et chimiques des couches moléculaires où la symétrie d’inversion est brisée.
Principe de la mesure
Un faisceau dans le moyen infrarouge et un faisceau visible se recouvrent sur la surface ou l’interface. La polarisation et l’intensité du signal de fréquence somme donnent l’orientation des dipôles et le spectre vibrationnel de surface. La SFG est un processus non linéaire du second ordre autorisé seulement lorsque la symétrie d’inversion est brisée, elle est donc spécifiquement sensible à la surface. Une haute résolution spectrale, et donc une empreinte vibrationnelle claire, exige que l’une des impulsions ait une bande passante suffisamment étroite.
Fenêtres spectrales
Une cible scientifique principale est l’eau interfaciale : l’élongation OH de l’eau normale et l’élongation OD de l’eau lourde à 2.6–3.5 µm et 3.5–4.5 µm. D’autres gammes d’intérêt sont 4.5–5.5 µm (carbonyles métalliques et nitriles) et 5.5–6.5 µm (biomolécules interfaciales). Des longueurs d’onde plus longues dans le moyen infrarouge atteignent des vibrations biomoléculaires de plus basse fréquence. Des sources moyen infrarouge à large bande telles que ORPHEUS-MIR, pompées par CARBIDE ou PHAROS, couvrent ces fenêtres et adressent de nombreux niveaux vibrationnels à la fois. Un SHBC double la fréquence du laser et rétrécit la bande passante. Dans cette configuration, le signal SFG tombe dans le visible, de sorte qu’une détection infrarouge complexe n’est pas nécessaire.
