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L'effet Raman

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Le 18 février 2021, le rover américain Perseverance s'est posé à la surface de la planète Mars dans le cratère Jezero. Cet engin de la Nasa intègre SuperCam un instrument franco-américain qui embarque 5 techniques pour l’analyse des roches, des sols et de l’atmosphère de Mars. Parmi elles, la spectroscopie Raman a été optimisée pour décrypter la minéralogie de Jézéro.

1. Définition

Sans pérturber le milieu, pour caractériser sa structure, il suffit d'éclairer le matériau par un laser vert et d'analyser son spectre Raman émis par diffusion de lumière.

Cette diffusion transporte des informations sur les vibrations de la molécule cible. Par spéctroscopie Raman, ces informations fournissent des détails spécifiques sur la structure du matériau.

Un spectre Raman identifie clairement une molécule, donc son matériau. Pour identifier ce matériau, le spectre obtenu d'un échatillon est comparé avec les bibliothèques de référence. Ces bibliothèques spectrales Raman contiennent des centaines de spectres avec lesquels un spectre d’un échantillon est comparé pour déterminer l’analyte.

On rappelle que la spectroscopie, ou spectrométrie, est l'étude expérimentale du spectre d'un phénomène physique. Le spectre d'un phénomène est l'ensemble de ses parties obtenues par décomposition. Par exemple, la décomposition de la lumière blanche par un prisme.

2. Exemple:

Le tétrachlorométhane CCl4 est excitée par un laser, source lumineuse monochromatique à 488.0 nm. Le spectre complet comprend un pic de diffusion Rayleigh, et 2 ensembles de pics de diffusion Raman: Stokes et antiStokes. John William Rayleigh est un matématicien anglais 1842 – 1919. On parle de décalage de Stokes, du nom du physicien et marhématicien Sir George Gabriel Stokes, 1819 - 1903.

La diffusion de Rayleigh est de 5 à 6 fois plus intense que la diffusion Raman. De plus, l'intensité de la diffusion Stokes est plus élevé que l'anti-Stokes. Chaque pic Raman est associé à un mode de vibration d’une molécule.

3. Le physicien Raman: Chandrashekhara Venkata Raman est un physicien indien. Il est né en 1888 et décédé en 1970. Il a découvert et expliqué une espèce de diffusion, dite effet Raman, de la lumière d'un objet illuminé. Il est lauréat du prix Nobel de physique de 1930.

-- Abdurrazzak Ajaja
Mai 2022