L'EPFL installe un système RMN unique au monde

Entre les 17 et 19 novembre, l’Institute of Chemical Sciences and Engineering (ISIC) de l’EPFL a reçu et installé une nouvelle machine à résonance magnétique nucléaire (RMN). La RMN est la principale méthode utilisée dans les sciences moléculaires pour visualiser les structures de la matière au niveau atomique. C’est un élément-clé pour pouvoir développer des propriétés chimiques meilleures.

La technique exploite les propriétés magnétiques de certains atomes (par exemple le carbone, l’hydrogène, le fluor, etc) en les exposant a un puissant champ magnétique. Les noyaux des atomes se comportent comme de minuscules barres aimantées, et s’alignent sur le champ magnétique, en absorbant de l’énergie. Les atomes sont alors mis en résonance et libèrent cette énergie sous la forme de faibles ondes radio. Chaque atome résonne à une fréquence unique, que l’on peut lire comme l’«empreinte digitale» de son spectre.

De la sorte, la RMN peut être utilisée pour analyser des structures moléculaires, ou pour comparer un composé inconnu avec des bibliothèques d’ «empreintes digitales» d’atomes connus, et l’identifier. Enfin, la RMN permet aux scientifiques de déterminer les structures détaillées de molécules ou de matériaux jusqu’ici inconnus.

Le nouveau système de l’ISIC est une version spécialisée de la RMN utilisée pour analyser les solides, qui sont particulièrement difficiles à visualiser avec la RMN, et les scientifiques de l’EPFL s’emploient à développer des méthodes pour déterminer les structures au niveau atomique de différents matériaux présentant un intérêt particulier dans le domaine industriel, médical, biologique et commercial.

Mais qu’est-ce qui le rend si unique ? «C’est le spectromètre RMN pour l’état solide au champ le plus élevé au monde à être couplé à une source de micro-ondes à gyrotron de grande puissance», dit le directeur de l’ISIC Lyndon Emsley, en faisant référence à un système qui peut produire une radiation électromagnétique dans des longueurs d’onde de l’ordre du micromètre.

Cela signifie que le système peut produire in situ des spectres RMN avec une intensité de signal sans précédent, puisqu’il offre une sensibilité 10'000 fois plus élevée par unité de temps pour la RMN des solides. Cela permettra aux chercheurs d’observer directement de très petites quantités d’espèces moléculaires actives, par exemple, sur les surfaces ou dans les interfaces de différents matériaux.

Le système sera utilisé par des scientifiques dans les domaines des matériaux, de la chimie, de l’ingénierie chimique et de la biologie structurale pour décrire au niveau atomique des matériaux solides complexes, du béton aux surfaces catalytiques, en passant par les plaques amiloïdes.