Introduction à la spectroscopie IR
La spectroscopie IR (infrarouge) étudie les ondes électromagnétiques infrarouges. Le terme spectroscopie désigne l'analyse du phénomène de dispersion des ondes lumineuses, qui se produit quand la lumière traverse certains milieux comme prismes, verre, eau. Une onde lumineuse traversant un tel milieu se divise en ondes électromagnétiques plus petites aux fréquences distinctes. La spectroscopie IR ne traite que les fréquences dans le domaine infrarouge, soit environ entre 300 MHz (mégahertz) et 3 GHz (gigahertz).
Bases
La spectroscopie IR traite principalement de la mesure de l'énergie infrarouge absorbée par les molécules de différents matériaux, sous forme d'ondes. Ces molécules convertissent les ondes IR en énergie utilisable pour se mouvoir, s'étirer, vibrer dans la structure du matériau. Mesurer l'énergie absorbée révèle d'importantes caractéristiques du matériau : physiques, structure moléculaire, pureté, etc. Le processus utilise un appareil électronique : le spectromètre IR.
Procédé
Pour vérifier différentes caractéristiques d'un sujet par spectroscopie IR générale, on transmet d'abord des ondes IR à travers lui, généralement avec un spectromètre IR. Puis on analyse les ondes transmises par différentes techniques d'analyse d'ondes (ex: transformation de Fourier), révélant l'énergie absorbée par les molécules sous forme de fréquences. Ainsi, seules les fréquences IR absorbées par les molécules du sujet sont observées. Ces observations mènent à déterminer structure moléculaire, origine et autres caractéristiques.
Techniques
Deux techniques principales : classique et FTIR (transformée de Fourier IR). Dans la méthode classique, une onde IR unique est divisée en deux : l'une traverse le sujet, l'autre un matériau de référence. Les deux ondes sont collectées et analysées pour changements de fréquence, puissance, longueur d'onde. En revanche, FTIR calcule le nombre de composantes de fréquence majeures dans l'onde provenant de l'échantillon, via transformée de Fourier (méthode numérique pour vérifier fréquences dans une forme d'onde). FTIR est considéré bien moins cher que la technique classique.
Applications
Depuis des années, la spectroscopie IR est utilisée par scientifiques et fabricants pour la reconnaissance de caractéristiques d'éléments et composés. Applications étendues en chimie moléculaire, organique, inorganique. Largement utilisée pour identification de composés et reconnaissance de caractéristiques de substances. Aussi en sciences forensiques, criminalistique, électronique (évaluation semi-conducteurs), pharmaceutique.
Limitations
Beaucoup de limitations et inconvénients. Le plus cité : nature dangereuse des rayonnements IR, très dommageables pour humains, animaux, organismes vivants. Plus spécifiquement, les fréquences IR sont des très hautes fréquences (comme micro-ondes), contribuant à la destruction de l'environnement inorganique/organique, et pouvant causer maladies (perte de vision permanente, maladies cutanées), surtout pour humains et animaux.