À Rouen, inauguration d’un spectromètre de masse unique au monde

Qu’ont en commun des échantillons répliquant le sol de Titan, d’autres issus de fumées de combustion ou d’autres encore extraits de biocarburants ? Ces matériaux organiques aux propriétés chimiques extrêmement complexes peuvent tous être soumis à une analyse dans le spectromètre de masse inauguré le 31 janvier 2025. 

Le nom complet de l’équipement est « spectromètre de masse à transformée de Fourier équipé d’un aimant supraconducteur de 18 teslas (T) » (FT-ICR 18 T). Ce type de spectromètre permet d’analyser et d’identifier les molécules présentes dans un échantillon. Plus le champ magnétique, mesurée en teslas, est élevée, plus l’analyse est fine et rapide.[1]

Avec ses 18 teslas, le spectromètre installé au sein de  l’Institut CARMeN[2] est le plus puissant d’Europe. Un spectromètre de 21 teslas existe aux États-Unis, mais il n’est pas capable de séparer les ions de même masse grâce à leur taille. 

Le FT-ICR 18 T a été construit par l’entreprise Bruker. Son coût d’achat, qui s’élève à 7,5 millions d’euros, a été financé dans le cadre du Contrat de Plan État – Région (CPER) 2021-2027 par quatre partenaires : la Région Normandie (4,65 millions d’euros), le CNRS (0,35 million d’euros), l’Université de Rouen-Normandie (0,2 million d’euros de travaux) et TotalEnergies (2,5 millions d’euros). 

Le CNRS, un partenaire clé

Outre sa contribution financière, le CNRS a été pilote du projet, qui s’inscrit dans le cadre du laboratoire commun iC2MC (International Complex Matrices Molecular Characterization). Lancé en 2014, le laboratoire réunit également l’Université de Rouen-Normandie, l’Université de Pau et des Pays de l'Adour, le National High Magnetic Field Laboratory (Floride, États-Unis) et TotalEnergies. 

« Aucun des acteurs n’aurait pu acquérir seul le spectromètre, alors que notre association montre à Bruker que nous nous appuyons sur un écosystème regroupant les mondes académiques et industriels », indique Pierre Giusti, spécialiste en sciences analytiques chez TotalEnergies et codirecteur du laboratoire commun iC2MC. Il ajoute : « tout cela ne serait pas possible sans le laboratoire commun, qui est un outil que le CNRS met à la disposition de la recherche française. »

Carlos Afonso, enseignant-chercheur à l’Université de Rouen-Normandie au sein de l’Institut CARMeN et codirecteur du laboratoire commun iC2MC, insiste également sur la vision stratégique que déploie le CNRS. « Le CNRS a une compréhension globale du territoire – investir sur un équipement similaire dans deux lieux n’aurait pas de sens – et son engagement permet aussi de convaincre d’autres partenaires financiers. » 
 

Répondre aux défis de la transition énergétique grâce à la collaboration recherche-industrie 

« Nous avons les questions et les échantillons, les chercheurs ont les équipements et la méthodologie. » C’est ainsi que Pierre Giusti introduit la collaboration côté TotalEnergies. Pour autant, il ajoute qu’« il n’y a pas de séparation des tâches, mais une interpénétration des équipes qui garantit une vraie pertinence ». Une vision que partage Carlos Afonso, saluant la complémentarité des membres du laboratoire commun, qui inclut également une dimension de formation. Actuellement, 18 doctorants et post-doctorants effectuent des recherches au sein du laboratoire.  

 « Le spectromètre réalise une analyse ultra non ciblée : au lieu de chercher une molécule spécifique, on obtient une cartographie de l’ensemble de l’échantillon, lequel peut être composé de plusieurs millions de molécules », explique Carlos Afonso. L’acquisition du spectromètre va donc permettre de poursuivre ou d’initier des travaux sur des sujets variés, y compris au sein de l’infrastructure de recherche Infranalytics[3], parmi lesquels l’analyse des sols pour repérer des polluants non répertoriés, l’étude du vieillissement des batteries, l’évolution des biocarburants dans le temps, la dégradation des membranes dans la production d’hydrogène…

« Dans le cadre de la transition énergétique, nous avons besoin de comprendre les matériaux utilisés, y compris au niveau moléculaire. Et cet équipement va nous permettre de réaliser cela », conclut Pierre Giusti. Un champ de recherche où la France se positionne comme leader : du 1^er au 3 octobre 2025 se tiendra au siège du CNRS à Paris la première édition de la conférence internationale TAD (Transition Analytics for Decarbonization) dont le laboratoire commun iC2MC est co-organisateur.