Projet MAG-EELS - Protection MAGnétique pour une spectroscopie EELS ultime
Porteur : Nicolas MENGUY, PR Sorbonne Université
Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMPMC), Sorbonne Université, CNRS, MNHN
1. Description du projet
La compréhension des pratiques artistiques - et en particulier des choix des matières employées par les peintres - nécessite une étude approfondie des techniques de synthèses des pigments et des phénomènes physico-chimiques qui ont pu conduire à leurs modifications au cours du temps. De même, l’étude des traces de vie ancienne requiert une combinaison de techniques d’imagerie et de spectroscopies afin d’obtenir des informations non ambiguës. Les techniques d’analyse utilisant le rayonnement X synchrotron (μ-XANES, STXM, diffraction, tomographie, …) sont actuellement parmi les plus employées pour aborder ces problèmes mais ne permettent pas toujours d’accéder aux résolutions spatiales nécessaires.
Pour pallier ce problème, la Microscopie Électronique en Transmission (MET) et les techniques spectroscopiques associées sont devenues un outil incontournable pour étudier les propriétés de la matière condensée à l’échelle nanométrique et même atomique. C’est en effet le seul instrument qui permet, sur un même objet, (i) d’étudier la structure atomique, (ii) de déterminer la nature chimique de ces atomes et le type d’interaction qui les lient, en d’autres mots de sonder la structure électronique locale ou encore (iii) d’accéder à la plupart des excitations élémentaires du solide dans une gamme d’énergie s’étendant de l’infra-rouge aux X-durs en combinant spectroscopies d’électrons et de photons.
Dans le cadre de la plateforme PANAM (PAris Network for Advanced Microscopy) – mise en place sous l’égide de Sorbonne Université, de l’Université de Paris et du CNRS, l’IMPMC porte un projet d’équipement dédié à la spectroscopie de pertes d’énergie des électrons (EELS) à ultra-haute résolution spectrale et pour lequel le budget nécessaire à son achat est acquis. Cet appareil donnera accès non seulement (i) aux spectroscopies équivalentes du XANES ou du STXM (dans la gamme 100 eV – 2000 eV avec une résolution spectrale meilleure que 100 meV) mais également (ii) aux très basses énergies ≥ 40 meV c.a.d. aux propriétés vibrationnelles (phonons, IR, effets isotopiques). L'équipement disposera également d'un spectromètre XEDS à grand angle de collection ayant démontré sa capacité à détecter des atomes uniques ou à travailler en mode faible dose d'électrons incidents. Ce choix, porté vers une machine ouvrant sur des perspectives tout à fait novatrices, nécessite cependant de l'installer dans un environnement dépourvu de perturbations et requiert de fait un système de compensation des perturbations magnétiques très présentes sur Paris-Centre.
Le coût de ce dispositif, objet de la présente demande – qu'il faut considérer comme partie intégrante du projet global d'achat du microscope puisqu’essentielle à son bon fonctionnement – est d'environ 700 k€.
2. Accès
L’appareil sera localisé à l’IMPMC sur le Campus Pierre et Marie Curie de Sorbonne Université.
Les conditions d’accès suivront une procédure similaire à celle en vigueur pour l’accès aux lignes des sources synchrotron : sur la base d’une réunion mensuelle – mais avec une soumission au fil de l’eau pour offrir de la souplesse aux utilisateurs – le comité scientifique établira une liste des projets sélectionnés pour être menés sur l’équipement selon des critères liés (i) à l’intérêt scientifique, (ii) l’originalité et l’innovation, (iii) la faisabilité et (iv) les développements techniques de la plateforme.
3. Porteur et partenaires
Ce projet fédère pour l’instant cinq partenaires du DIM MAP :
- L’Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie, équipe "Propriétés des Amorphes, Liquides et Minéraux (PALM)
- L’Institut de Recherche de Chimie Paris équipe "Physico-Chimie des Matériaux Témoins de l’Histoire" (PCMTH)
- Le laboratoire MONARIS "De la Molécule aux Nano-objets : Réactivité, Interactions et Spectroscopies"
- Le Centre de Recherche sur la Conservation des Collections
- Le laboratoire METIS " Milieux Environnementaux, Transferts et Interactions dans les hydro-systèmes et les Sols"
Le projet est ouvert à tous les partenaires membres du réseau du DIM qui pourraient être intéressés par les potentialités du microscope dédié aux spectroscopies EELS et XEDS à ultrahautes résolutions spatiale et spectrale.
