Un zeptogramme (zg) : 1 zg = 10 puissance -24 kg nous dit Wikipédia. C'est la masse d'environ 3 atomes de plomb, 12 de chrome ou 50 de carbone. C'est l'ordre de grandeur aussi de la masse des protéines. Atteindre ce degré de précision dans la mesure des masses est un défi technologique en soi qui conduit à des progrès en expérimentation. Ce peut être également directement utile, par exemple en chimie fondamentale, en permettant de suivre "en direct" des réactions chimiques, à travers les variations de masse qui peuvent y être associées.
Nanotube de carbone simple paroi utilisé comme balance
(observé au microscope à force atomique)
La spectroscopie de masse permet des mesures de cet ordre-là mais cette approche requiert des particules ionisées. Un capteur électromécanique permet de faire des mesures très fines lui aussi, mais sur des atomes ou des molécules "normaux", c'est-à-dire électriquement neutres. Le principe : une fine lame dont la fréquence propre de vibration est modifiée par le dépôt de la masse à mesurer. La mesure de la variation de fréquence permet alors de remonter à la masse en question. Pour que l'effet d'une masse très petite soit détectable, il faut des lames très petites elles aussi. Celles-ci ont été successivement micro puis nano et le dernier record date de 2006 : une nano lame de silicium a permis à des chercheurs californiens d'atteindre une résolution de 7 zg.
Deux ans plus tard, dans la même revue Nano Letters, des chercheurs barcelonais nous informent qu'ils ont fait tomber le record : c'est maintenant 1,4 zg qui est à battre ! La différence clé : le nanocapteur n'est plus du silicium mais un nanotube de carbone simple paroi, d'un peu moins de 1 micron de long, fixé à ses deux extrémités sur un substrat de silicium recouvert de silice.
Des atomes de chrome ont été évaporés près du nanotube et sont venus se déposer sur celui-ci. Résultat : en travaillant à la température ambiante, les trois chercheurs du CIN2 situé sur le campus de l'Université Autonome de Barcelone et leur collègue de l'Université Polytechnique de Catalogne ont pu atteindre une résolution de 25 zg et sont arrivés à 1,4 zg (15 atomes de chrome) en refroidissant le nanotube à 4,2K.
Leur prochain objectif : jouer en particulier sur la taille du nanotube pour tenter d'arriver à 1000 fois plus de précision, soit 0,001 zg, la masse d'un proton ou d'un neutron. Ca ne fait pas lourd !
