5 Différents types de spectroscopie

La spectroscopie est un vaste domaine qui comprend plusieurs sous-disciplines différentes et un large éventail de techniques, chacune d'entre elles faisant appel à un équipement hautement spécialisé. Cet article de blog explore cinq des types de spectroscopie les plus populaires.

Définir la spectroscopie

La spectroscopie est la science qui étudie les matériaux en mesurant leur réponse à différentes fréquences de rayonnement. Il convient de noter que si certaines formes de spectroscopie utilisent d'autres formes d'énergie radiative, telles que les ondes acoustiques ou les ondes de matière, la spectroscopie est pratiquement toujours comprise comme utilisant électromagnétique pour sonder la matière.

La spectroscopie est un outil fondamental de l'étude scientifique, dont les applications vont de la caractérisation des matériaux à l'astronomie et à la médecine. Les techniques de spectroscopie sont généralement classées en fonction de la région de longueur d'onde utilisée, de la nature de l'interaction impliquée ou du type de matériau étudié.

Spectroscopie infrarouge (IR)

Les photons de la région infrarouge du spectre électromagnétique ont des énergies caractéristiques correspondant à celles des vibrations moléculaires, ce qui signifie que la spectroscopie IR reste actuellement l'outil principal pour étudier les modes de vibration et de rotation des molécules.

Les spectromètres IR mesurent généralement l'absorption relative de différentes fréquences dans la région IR par un échantillon. Ce spectre d'absorption peut ensuite être utilisé pour identifier les types de liaisons moléculaires présentes dans l'échantillon, ce qui indique le type de structures moléculaires présentes dans un échantillon.

Spectroscopie ultraviolet-visible (UV/Vis)

Les régions ultraviolettes (UV) et visibles du spectre électromagnétique correspondent aux transitions des niveaux d'énergie des électrons dans les atomes et les molécules. La spectroscopie UV/Vis peut donc être utilisée pour sonder la structure électronique des molécules d'un échantillon, ce qui permet ensuite d'identifier les composés présents. La spectroscopie UV/Vis est particulièrement utile pour identifier les liaisons peptidiques, certaines chaînes latérales d'acides aminés, certains groupes prosthétiques et coenzymes. Ce type de spectroscopie est utile pour de nombreuses technologies de capteurs portables.

Spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN)

La spectroscopie par résonance magnétique nucléaire est une technique utilisée pour mesurer les champs magnétiques qui existent autour des noyaux atomiques. La spectroscopie RMN utilise des ondes radio pour exciter les noyaux atomiques d'un échantillon. Lorsque les noyaux entrent en résonance, ils sont détectés par des récepteurs radio sensibles.

Comme la fréquence de résonance d'un noyau atomique dépend de la structure électronique de la molécule dont il fait partie, la spectroscopie RMN fournit des informations détaillées sur la structure et l'état de réaction des molécules. C'est donc un outil puissant pour déduire la nature exacte des composés organiques monomoléculaires.

Spectroscopie Raman

La spectroscopie Raman s'intéresse uniquement à la diffusion inélastique des photons, connue sous le nom de diffusion Raman, où la longueur d'onde apparente d'un photon est modifiée lorsqu'il interagit avec l'échantillon.

La diffusion Raman utilise une source de lumière monochromatique pour éclairer l'échantillon. Lorsque la lumière laser interagit avec les vibrations moléculaires ou d'autres excitations dans le système moléculaire, l'énergie des photons est déplacée vers le haut ou vers le bas. La mesure précise de ces déplacements d'énergie permet une analyse détaillée des types de liaisons chimiques présentes dans l'échantillon. La diffusion Raman fournit des données similaires et complémentaires à celles de la spectroscopie IR.

Spectroscopie des rayons X

L'utilisation de la spectroscopie à rayons X a commencé avec le développement de la cristallographie à rayons X en 1912. William Henry Bragg et William Lawrence Bragg, un couple père-fils, ont montré que les figures de diffraction créées par les rayons X traversant les matériaux cristallins pouvaient être utilisées pour déduire la nature de la structure cristalline.

Deux autres techniques de spectroscopie de rayons X sont couramment utilisées aujourd'hui : la spectroscopie de rayons X dispersifs en longueur d'onde (WDXS) et la spectroscopie de rayons X dispersifs en énergie (EDXS). Ces deux techniques permettent l'analyse élémentaire en mesurant les rayons X caractéristiques dans une région étroite du spectre.

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