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Détecter le signal en mesurant le bruit !


​Le bruit électronique d'un appareil de RMN est modulé par les spins nucléaires d'un échantillon disposé dans la bobine de détection. Des chercheurs de l'Iramis ont réussi à construire un modèle analytique interprétant ce signal RMN de « bruit de spin ». Cette approche nouvelle permet de mesurer des effets isotopiques ténus et offre à la RMN un gain en sensibilité « spectroscopique » spectaculaire.

Publié le 24 janvier 2017

La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une technique d'analyse puissante mais peu sensible. Il est parfois difficile de distinguer des effets isotopiques de très faible intensité, noyés dans le signal de RMN. C'est pourquoi des physiciens ont proposé une approche radicale : supprimer l'impulsion radiofréquence d'excitation des spins nucléaires et analyser le bruit électronique en sortie du détecteur ! Résultat : tout se passe comme si les signaux « forts » et « faibles » de RMN étaient séparés.

Comment est-ce possible ? La bobine qui émet le signal d'excitation des spins nucléaires assure également la détection de la réponse des spins (signal de RMN). Comme tous les détecteurs, cette bobine et le préamplificateur associé sont affectés d'un bruit électronique intrinsèque, même en l'absence de signal « utile ». Or le signal de bruit suffit à exciter les spins nucléaires dont la réponse, détectée par la bobine, amplifie et module les fluctuations du bruit « initial ». Cette rétroaction non-linéaire (ou couplage) entre les spins nucléaires et la bobine de détection est à l'origine de signaux RMN de bruit de spin, très bien résolus, qui avaient été jusque-là observés sans être correctement interprétés.

Une équipe de chercheurs a réalisé pour la première une modélisation analytique de cette spectroscopie de bruit de spin et a démontré qu'elle permet de résoudre des effets isotopiques encore jamais observés en RMN. Ce travail ouvre la voie à toute une nouvelle spectroscopie RMN.

Cette étude a été menée en collaboration avec l'Université Johannes Kepler de Linz (Autriche).

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