Un spectromètre UV à large bande innovant révolutionne l’analyse des polluants atmosphériques
La technologie laser développée à la TU Graz permet une analyse continue et en temps réel des polluants atmosphériques ainsi que de leur interaction avec d'autres gaz et la lumière du soleil.
La lumière du soleil a une influence majeure sur les processus chimiques, en particulier son rayonnement UV à haute énergie est fortement absorbé et dissous par tous les matériaux. réactions photochimiques des substances présentes dans l'air. Un exemple bien connu est la formation d’ozone troposphérique lorsque la lumière UV frappe les oxydes d’azote. Une équipe de recherche dirigée par Birgitta Schutze-Bernhardt de l'Institut de physique expérimentale de l'Université technologique de Graz profite désormais de ce potentiel de réaction élevé pour une nouvelle méthode de surveillance de l'environnement : elle a développé le premier capteur UV à double peigne à large bande au monde.Spektrometer développé, avec le Les polluants atmosphériques mesurés en continu et leur réaction avec l’environnement peut être observée en temps réel. Un article sur ce développement a été récemment publié dans la revue spécialisée Optica.
Les spectromètres à double peigne existent depuis près de 20 ans. Une source émet de la lumière dans une large gamme de longueurs d’onde qui, lorsqu’elle est représentée en fonction de ses fréquences optiques, rappelle les dents d’un peigne. Si cette lumière pénètre dans un échantillon gazeux de matériau, les molécules qu’il contient absorbent une partie de la lumière. Les longueurs d'onde lumineuses ainsi modifiées permettent de tirer des conclusions sur les ingrédients et les propriétés optiques du gaz examiné.
La particularité du spectromètre développé par Birgitta Schutze-Bernhardt est qu'un système laser émet des impulsions lumineuses doubles dans le spectre ultraviolet. Lorsque cette lumière UV frappe des molécules de gaz, elle stimule électroniquement les molécules et les fait tourner et vibrer – ce que l’on appelle des transitions rovibroniques – qui sont propres à chaque substance gazeuse. De plus, le spectromètre UV à double peigne à large bande combine trois propriétés que les spectromètres conventionnels n'avaient auparavant à offrir que partiellement : (1) une large bande passante de la lumière UV émise, qui fournit de nombreuses informations sur les propriétés optiques des échantillons de gaz. avec une seule mesure, (2) une résolution spectrale élevée, qui permettra également à l'avenir d'étudier des mélanges de gaz complexes tels que l'atmosphère terrestre, et (3) des temps de mesure courts lors de l'examen des échantillons de gaz. «Cela rend notre spectromètre adapté aux mesures sensibles permettant d'observer très précisément les modifications des concentrations de gaz et le déroulement des réactions chimiques», explique Lukas Fürst, doctorant au sein du groupe de travail «Coherent Sensing» et premier auteur de la publication.
Les chercheurs ont développé et testé leur spectromètre utilisant du formaldéhyde. Le polluant atmosphérique est créé lorsque des combustibles fossiles et du bois sont brûlés, ainsi qu'à l'intérieur par les vapeurs des adhésifs utilisés dans les meubles. «Grâce à notre nouveau spectromètre, les émissions de formaldéhyde dans l'industrie textile ou de transformation du bois ou dans les villes où le niveau de smog est élevé peuvent être surveillées en temps réel, améliorant ainsi la protection du personnel et de l'environnement», explique Birgitta Schultze-Bernhardt. L'application du spectromètre peut également être étendue à d'autres polluants atmosphériques tels que les oxydes d'azote, l'ozone et d'autres gaz traces liés au climat. L’équipe de recherche espère que cela fournira de nouvelles informations sur leurs effets dans l’atmosphère. Sur cette base, de nouvelles stratégies visant à améliorer la qualité de l’air pourraient être élaborées.
Source : chemie.de