Définition
Spectroscopie d'absorption infrarouge (IR)
Méthode d'analyse basée sur l'absorption des rayonnements infrarouges par les molécules d'un échantillon, permettant d'en identifier la structure moléculaire par l'étude de la fréquence des vibrations atomiques.
Rayonnement infrarouge
Rayonnement électromagnétique de faible énergie, situé entre les micro-ondes et la lumière visible dans le spectre électromagnétique.
Microscope de polarisation
Instrument utilisé pour analyser la structure cristalline des matériaux, souvent associé à des techniques spectroscopiques pour obtenir une image détaillée de la composition des échantillons.
Principe de la spectroscopie IR
La spectroscopie d'absorption infrarouge (IR) repose sur l'idée que les molécules absorbent certaines fréquences de rayonnement infrarouge. Ce rayonnement, bien qu'étant de faible énergie, induit des vibrations atomiques dans les molécules de l'échantillon lorsqu'il les frappe. La fréquence de ces vibrations est caractéristique de certaines liaisons chimiques et permet ainsi d'identifier les atomes et les groupes fonctionnels présents. Cette vibration moléculaire est analogue à une signature, permettant d'identifier la structure chimique de la matière étudiée.
Equipement et techniques d'analyse
L'analyse par spectroscopie IR est réalisée à l'aide de divers équipements incluant le microscope de polarisation et un capot pour le placement de l'échantillon. Le microscope de polarisation permet une analyse précise des zones de l'échantillon mesurant entre 80 et 90 cm, garantissant ainsi une focalisation adéquate sur la zone d'intérêt. Le placement correct de l'objet sous le capot est crucial pour une analyse optimale de l'échantillon. En frappant l'échantillon, le rayonnement IR effectue un transfert minimal d'énergie déclenchant la création d'un photon secondaire. Ce procédé est non dangereux, offrant la possibilité d'analyser presque tous les matériaux terrestres à l'exception des sels.
Précision et coût des analyses
L'analyse par spectroscopie IR est extrêmement précise, permettant des préparations qui autorisent des mesures quantitatives à 1 ou 2 % près. Cette méthode, bien qu'universelle et peu coûteuse (600 euros par analyse), nécessite que l'échantillon soit représentatif de l'ensemble de la matière à étudier. La création de pastilles à partir de la matière broyée, à échelle microscopique (en se limitant à un milligramme), assure une précision élevée dans l'analyse structurelle et compositionnelle, avec une capacité à déterminer l'origine et la provenance du matériau à 100 %.
Applications et banque de données
Les données obtenues par spectroscopie IR sont traitées automatiquement grâce à une banque de données internationale, facilitant l'identification des matériaux étudiés. Cette technique est particulièrement avantageuse pour l'analyse de matériaux argileux, y compris ceux qui ont subi une cuisson, contrairement à d'autres méthodes comme la diffraction aux rayons X.
Étude de cas : Dikini Tash
La plaine de Philippe, site du Dikini Tash, illustre une application de la spectroscopie IR en archéologie. Ce site néolithique, fouillé depuis les années 1920, a révélé des strates d'occupation datées de 5500-4500 av. JC. Les fouilles ont mis au jour des fragments de terre cuite, préservés par des incendies, permettant la reconstitution des structures architecturales. En se basant sur des critères visuels et physico-chimiques, la spectroscopie IR joue un rôle essentiel dans la reconstitution des maisons, révélant des zones de couchage, des motifs architecturaux et une tradition culturelle anatolienne.
A retenir :
La spectroscopie d'absorption infrarouge est un outil précieux pour l'analyse moléculaire et structurale, réputé pour sa précision et sa capacité à identifier des compositions matérielles diverses. Elle s'applique largement en recherche scientifique, en archéologie, et dans l'industrie, offrant une méthode non destructive et relativement économique pour l'identification structurée des matériaux. Le défi demeure dans la représentativité de l'échantillon analysé, soulignant l'importance de techniques appropriées de préparation et de manipulation de l'échantillon.
