L’analyse des polluants atmosphériques passe à la vitesse supérieure
Des chercheurs soutenus par le projet ELFIS financé par l’UE ont mis au point un nouveau dispositif à base de laser qui permet de mesurer en continu et en temps réel les polluants atmosphériques et leur réaction avec d’autres gaz et la lumière du soleil. Cette technologie, qui serait le premier spectromètre à double peigne dans l’ultraviolet (UV) à large bande au monde, est décrite dans un article publié dans la revue «Optica». La spectroscopie à double peigne implique l’utilisation de deux sources laser avec des lignes de fréquence discrètes et régulièrement espacées. Les sources laser dotées de ce type de spectre sont appelées peignes de fréquences car, lorsqu’elles sont disposées en fonction de leurs fréquences optiques, la lumière émise ressemble aux dents d’un peigne. Lorsque la lumière pénètre dans une matière gazeuse, les molécules du gaz absorbent une partie de la lumière, ce qui modifie les longueurs d’ondes de la lumière. Ces longueurs d’ondes modifiées fournissent aux scientifiques des informations précieuses sur les composants et les propriétés optiques du gaz analysé.
Une caractéristique unique
Comme l’explique un article de presse publié sur le site web du coordinateur du projet ELFIS, l’Université de technologie de Graz (TU Graz), en Autriche, la particularité du spectromètre ELFIS est que son système laser émet des impulsions lumineuses doubles dans le spectre UV. Lorsque la lumière UV pénètre les molécules de gaz, elle les excite électroniquement et les fait tourner et vibrer d’une manière propre à chaque gaz. Le spectromètre UV à large bande à double peigne présente trois avantages par rapport aux spectromètres conventionnels. Tout d’abord, la grande largeur de bande de la lumière UV émise permet de recueillir de nombreuses informations sur les propriétés optiques de l’échantillon de gaz en une seule mesure. Son deuxième avantage est la haute résolution spectrale obtenue, et le troisième, les temps de mesure courts nécessaires à l’analyse des échantillons de gaz. «Notre spectromètre se prête donc à des mesures sensibles permettant d’observer très précisément les changements de concentration de gaz et le déroulement des réactions chimiques», explique Lukas Fürst, doctorant à l’université de Graz et auteur principal de l’étude. L’équipe de recherche a utilisé un polluant atmosphérique appelé formaldéhyde pour tester son spectromètre. Le formaldéhyde est un produit chimique à l’odeur forte, incolore et inflammable, produit industriellement et principalement utilisé dans la production de résines industrielles pour les panneaux de particules et les revêtements. «Grâce à notre nouveau spectromètre, les émissions de formaldéhyde dans les industries textiles ou de transformation du bois, ainsi que dans les villes où les niveaux de smog sont élevés, peuvent être surveillées en temps réel, ce qui améliore la protection du personnel et de l’environnement», explique l’auteure principale de l’étude, la professeure Birgitta Schultze-Bernhardt, également de la TU Graz. Cependant, le formaldéhyde n’est pas le seul polluant sur lequel le spectromètre peut être utilisé. Son application s’étend également aux polluants atmosphériques tels que les oxydes d’azote et l’ozone, ainsi qu’à d’autres gaz à l’état de traces ayant une incidence sur le climat. Les chercheurs soutenus par ELFIS (Electronic Fingerprint Spectroscopy) espèrent que ces nouvelles informations sur la façon dont ces gaz affectent l’atmosphère pourraient ouvrir la voie à de nouvelles stratégies pour améliorer la qualité de l’air. Pour plus d’informations, veuillez consulter: projet ELFIS
Mots‑clés
ELFIS, spectromètre, spectromètre à double peigne, ultraviolet, UV, gaz, laser, lumière, formaldéhyde, qualité de l’air