I2BC (Paris-Saclay)

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Institut de biologie intégrative de la cellule

Plateforme de biophysique de Saclay 
Institut Joliot CEA-Saclay
91191 Gif-sur-Yvette

L’I2BC est un grand institut généraliste en biologie, situé à Gif-sur-Yvette, dont l’activité comprend l’étude de la photocatalyse naturelle et artificielle. Les études de la photocatalyse à l’I2BC sont essentiellement fondamentales, s’intéressent à l’interaction lumière-matière et à la transformation de l’énergie lumineuse en énergie chimique, à la fois du point de vue des mécanismes fondamentaux mais aussi pour concevoir des photocatalyseurs capables d’oxyder l’eau ou de réduire le CO₂.

La plateforme de spectrométrie Raman de l’I2BC est incluse dans la plateforme de Biophysique de Saclay, plateforme labellisée IBiSA (Infrastructures en Biologie SAnté), et membre de l’infrastructure nationale en biologie santé FRISBI (French Infrastructure in Structural Biology). Elle comprend quatre spectromètres Raman à double réseaux dont un spécialisé dans l’imagerie, et un spectromètre à simple réseau, ainsi que deux spectromètres FT-Raman. Dans le cadre de LUMA, l’I2BC mettra à la disposition de la communauté son nouvel équipement de Raman stimulé femtoseconde, partiellement financé par LUMA. Cet appareil permet d’avoir accès à la structure des états excités transitoires générés par l’absorption d’un photon. Dans sa configuration prévue, il permettra de sélectionner le signal d’un état transitoire déterminé, ce qui en fera un banc de mesure à ce jour unique au monde.

Raman Femtoseconde

Le système se compose d’un laser pilote femtoseconde avec une énergie par pulse maximale de 1 mJ et une durée de pulse inférieure à 190 fs. Cette sortie est divisée en trois faisceaux différents : une pompe actinique, une pompe Raman et une sonde Raman. La pompe actinique est générée à l’aide d’un amplificateur paramétrique optique ultrarapide possédant une gamme optique de 315 à 2600 nm et une durée de pulse de 130 à 290 fs. La pompe Raman est générée avec un amplificateur paramétrique optique à émission étroite en longueur d’onde pompé par des impulsions de 2 ps provenant d’un compresseur de largeur de bande de second harmonique avec une plage de réglage de 320 à 2600 nm. Le signal est enregistré à l’aide de spectromètres résolus dans le temps, ce qui permet d’obtenir une plage spectrale de la sonde de 350 à 1600 nm, une plage de délai maximum pompe-sonde de 8 ns avec une précision inférieure à 8 fs.

Le dispositif de Raman femtoseconde de l’I2BS permet d’accéder à la signature vibrationnelle d’états transitoires, avec une résolution temporelle de 150 femtosecondes sur des durées de l’ordre de la nanoseconde. Cette signature vibrationnelle permet non seulement l’identification des états transitoires concernés, mais aussi la description fine de leur configuration (moléculaire et électronique). C’est une technique majeure pour ce type d’approche, car l’utilisation de la résonance Raman permet d’isoler le signal d’un état transitoire par rapport à d’autres. Il n’existe pas de système équivalent actuellement dans le monde.