Imaginez pouvoir identifier en un instant les baies ou champignons comestibles lors d’une randonnée, ou détecter rapidement des pathogènes dans un hôpital, une tâche qui nécessiterait traditionnellement plusieurs jours.
L’identification et la détection de drogues, de produits chimiques et de molécules biologiques invisibles à l’œil nu deviennent possibles grâce à la technologie combinée d’un appareil photo de téléphone portable et d’un spectromètre Raman. Cette méthode d’analyse chimique au laser est particulièrement puissante.
Le professeur Peter Rentzepis, du Département de génie électrique et informatique de l’Université Texas A&M, détient un brevet pour un système de spectromètre Raman portable basé sur un téléphone portable. L’invention de Rentzepis permet de réaliser des identifications non invasives de produits chimiques ou de matériaux potentiellement dangereux sur le terrain, surtout dans des zones éloignées où les spectromètres de laboratoire ne peuvent être utilisés en raison de leur taille et de leurs besoins énergétiques.
Ce nouveau système de spectromètre Raman intègre des lentilles, un laser à diode et un réseau de diffraction — une petite surface carrée et mince qui disperse la lumière pour l’analyse — en combinaison avec une caméra de téléphone portable pour enregistrer le spectre Raman. Les pics dans le spectre fournissent des données détaillées sur la composition chimique et la structure moléculaire d’une substance, en fonction de leurs intensités et positions.
Pour utiliser l’appareil, un téléphone portable est placé derrière le réseau de transmission avec la caméra face au réseau, prêt à enregistrer le spectre Raman. Un laser projette un faisceau sur un échantillon de matière inconnue, tel qu’une bactérie, sur une lame. La caméra enregistre le spectre et, lorsqu’elle est associée à une application ou base de données appropriée, cet instrument portable permet une identification rapide des matériaux sur place.
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Auparavant, le processus d’identification des substances inconnues impliquait un échantillonnage biologique extensif et une analyse en laboratoire, pouvant prendre plusieurs heures voire jours. Alors que les spectromètres Raman traditionnels coûtent jusqu’à plusieurs milliers de dollars, l’invention de Rentzepis peut être fabriquée à un coût nettement inférieur et permet d’identifier les matériaux à une vitesse considérablement plus rapide.
« C’est un petit appareil qui peut vous indiquer la composition d’un système, d’un matériau ou d’un échantillon particulier », a déclaré Rentzepis. « Vous pouvez même l’avoir dans votre poche. »
Les co-inventeurs sont d’anciens étudiants diplômés, le Dr Dinesh Dhankhar, ingénieur système chez Thermo Fisher Scientific, et Anushka Nagpal, ingénieur de procédé chez Intel Corporation. Le financement de cette recherche est administré par le Texas A&M Engineering Experiment Station (TEES), l’agence officielle de recherche pour Texas A&M Engineering.
Légende illustration : un smartphone enregistre le spectre Raman d’un matériau inconnu (ici une solution d’éthanol) en vue d’une analyse ultérieure. Texas A&M University Engineering
