Un spectromètre Raman pour étudier la matière organique complexe
Le projet ERC Promises porte l’ambition de comprendre le rôle de la matière organique complexe en interaction avec l’eau et les roches à haute-pression dans les conditions des lunes de glaces de Jupiter et de Saturne.
Pour répondre expérimentalement à cette question, le LPG mène des expériences à haute-pression (7 GPA) et haute température (800 K) en cellule à enclumes de diamant. Ces cellules optiques (transparentes) permettent l’observation des échantillons au cours des expériences. Ainsi, les réactions et l’évolution de l’échantillon, telles que la production de gaz ou les changements de phases, sont accessibles par des diagnostics optiques comme la spectroscopie Raman.
Un spectromètre Raman de dernière génération a donc été acquis par le LPG. Doté des 3 sources lasers (355, 405, 515 nm) et de plusieurs réseaux de diffraction, l’équipement permet de couvrir la gamme spectrale proche UV-Visible. Sa grande ouverture numérique en fait un système très lumineux permettant ainsi de minimiser la puissance laser et la durée des acquisitions, préservant ainsi l’échantillon de toute dégradation liée aux lasers.
Durant ces expérimentations, les cellules à enclumes sont soumises à des températures élevées. Afin de préserver les composants optiques et de libérer un espace adéquat pour le système de chauffage de la cellule, le spectromètre Raman du LPG a été équipé d’un bras optique dédié au déport du faisceau. Ce dernier est ainsi orienté parallèlement à la platine échantillon, et cible la cellule maintenue verticalement. Dans cette configuration, les échantillons sont potentiellement sensibles à la gravité, ce qui a permis d’observer de nouveaux arrangements intéressants dans les réactions de la matière soumise à différentes conditions de pression et de température.
Les premiers résultats expérimentaux sont extrêmement encourageants avec l’observation de la production de gaz tels que le dioxyde de carbone et le méthane. Des expériences sur grands instruments (Synchrotron, FTICR) sont en cours pour consolider les interprétations de ces résultats dans le contexte des lunes de glace du Système Solaire.
Publié le 22 février 2024