Les multiples facettes de la SIMS en Suisse

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Prof. Marin-Carbonne, Prof. Meibom, Prof. Rubatto, Prof. Baumgartner, Dr Bouvier, Dr Escrig, Dr Bovay, et M. Plane devant la SwissSIMS dans le Centre de compétence en analyse de surface des matériaux (CASA) .

Qu’est-ce que la SIMS ou spectrométrie de masse des ions secondaires (Secondary Ion Mass Spectrometry) ? En un mot, une technique quasi non invasive qui permet de révéler les propriétés d’une surface solide. Un faisceau d’ions (dits primaires) finement focalisé pulvérise la surface à analyser. Le spectre de masse de particules ionisées (dits secondaires) qui en résulte renseigne sur les propriétés moléculaires, élémentaires ou isotopiques de l’échantillon.

En Suisse, plusieurs grands laboratoires offrent des instruments SIMS. L’article détaille le fonctionnement de trois de ces instruments et leurs applications. Un TOF-SIMS se trouve à l’Université de Genève, et le Centre de compétence en analyse de Surface (CASA), un centre conjoint UNIL-EPFL, accueille un NanoSIMS et un SIMS dynamique. Optimisés différemment, ces instruments ont une résolution spatiale et une sensibilité qui leur sont propres. Ils peuvent ainsi être utilisés de façon complémentaire. La gamme de leurs applications s’est fortement élargie ces dernières années.

• La TOF-SIMS répond à un vaste éventail de besoins :  de la science des matériaux, la restauration et la recherche en art, la médecine légale ou les sciences de la terre, jusqu’à la cosmochimie (qui s’attaque aux origines et à l’évolution des nucléides dans l’Univers). Dans le domaine de la recherche biomédicale, le TOF-SIMS s’avère aussi de plus en plus utile.

• La microsonde ionique SwissSIMS permet de déterminer les compositions en isotopes, ou de révéler des éléments traces et volatils à très faible concentration. Un nouveau protocole a permis, par exemple, de mettre en évidence un écosystème microbien complexe datant de 2,7 milliards d’années. Ceci a été possible grâce au ciblage de la matière organique des roches fossiles anciennes, les stromatolites du Précambrien.

• Les études NanoSIMS ont fourni un aperçu unique sur des sujets de recherche variés comme le métabolisme du cerveau, la microbiologie environnementale, les interactions métaboliques dans les organismes symbiotiques comme les coraux, la paléoclimatologie et les processus dynamiques dans les chambres volcaniques.

La SwissSIMS est une plateforme nationale acquise grâce à un consortium comprenant l’UNIL, l’UNIGE, l’UNIBE et l’ETHZ ainsi que via le soutien du FNS. L’instrument est donc ouvert à tous après examen et revues des projets de recherches. La SwissSIMS et le NanoSIMS font partie du Centre de compétence en analyse de surface (CASA), créé entre l’EPFL et l’UNIL et qui accueille aussi plusieurs microscopes électroniques, une sonde électronique et des spectromètres de masse ICPMS couplés à une ablation laser.  Au SwissSIMS, dans le bâtiment Géopolis de l’UNIL, une grande diversité de projets de Suisse et d’ailleurs a vu le jour.