Lorsque votre dentiste pose un implant, il contrôle la polymérisation (qui mène au durcissement) de la résine au moyen d'une lumière ultra-violet (UV) : l'extinction de la lumière interrompt immédiatement le processus. Mais votre dentiste ne peut analyser précisément cette polymérisation, car il lui faudrait pour cela utiliser un système de mesure en plus de sa lampe UV. À moins qu'un laser ne puisse servir à la fois à contrôler la réaction chimique et à analyser son déroulement en temps réel... C'est l'objectif du projet PULSAR, porté par le Laboratoire Matériaux Optiques, Photonique et Systèmes (LMOPS), le Laboratoire de Chimie Physique Macromoléculaire (LCPM) et le Laboratoire Réaction et Génie des Procédés (LRGP) : pouvoir contrôler et analyser en temps réel les réactions de photopolymérisation au moyen d'un même laser de rayonnement ultra-violet.
« Un photon sur un million »
PULSAR s'appuie sur la spectrométrie RAMAN :
Lorsqu'on soumet un échantillon à une source excitatrice monochromatique de type laser, la majeure partie des photons incidents n'interagit pas avec le milieu et la lumière diffusée possède alors la même fréquence que la lumière incidente (diffusion élastique). Quelques photons incidents échangent cependant de l'énergie avec le milieu, ce qui engendre un changement de fréquence d'une partie de la lumière diffusée par rapport à celle incidente (diffusion inélastique).
David Chapron, maître de conférences au LMOPS, résume : « lorsqu'on expose un matériau au rayon laser, sur un million de photons renvoyés, un seul photon contient l'information que nous cherchons. »
« Identifier un liquide contenu dans un flacon »
Cette méthode permet une analyse précise au moyen d'appareils dont certains tiennent dans la main [voir notre galerie de photos]. Les applications sont variées : le LMOPS a notamment collaboré au développement d'un capteur laser pour contrôler le salage hivernal. « Avec la miniaturisation des appareils de mesure, en une dizaine d'années la spectrométrie RAMAN s'est considérablement développée. Avec un appareil portatif il est possible d'identifier un liquide à travers son flacon, par exemple pour effectuer des contrôles dans les aéroports » explique David Chapron. Outre la mesure ponctuelle destinée à la caractérisation, la spectrométrie RAMAN permet aussi le suivi d'une réaction chimique en temps réel tant à l'échelle moléculaire qu'à l'échelle du milieu : « chaque variation dans la courbe du spectre indique l'évolution d'un paramètre : teneur de chaque monomère, du réactif, du polymère, ... »
![[voir notre galerie de photos]](http://factuel.univ-lorraine.fr/sites/factuel.univ-lorraine.fr/files/field/galery/2014/06/img_3554.jpg){kind=link}
Dans le cadre d'une thèse poursuivie au sein du laboratoire, le besoin s'est fait sentir de trouver des compétences en matière de mesure et de fabrication de composés chimiques. L'équipe du LMOPS s'est ainsi rapprochée des laboratoires situés sur le site de l'Ecole Nationale Supérieure des Industries Chimiques (ENSIC) : le LCPM et le LRGP. En moins de deux ans, la collaboration a déjà débouché sur quatre publications. Une nouvelle doctorante a rejoint l'équipe cette année : co-encadrée par chacun des laboratoires impliqués, elle consacre sa thèse au Suivi multi échelle et in situ des réactions de polymérisation en émulsion par spectroscopie RAMAN. Le projet PULSAR perpétue ce travail avec l’ambition d’ouvrir de nouvelles perspectives, avec le soutien du CNRS et de l'Université de Lorraine au travers du dispositif PEPS Mirabelle 2014.
