Chaque année, le concours WITec Paper Award récompense trois publications exceptionnelles évaluées par des pairs qui présentent les résultats obtenus avec un microscope WITec. Un nombre record de 113 publications a été soumis cette année, démontrant clairement la puissance de l'imagerie Raman pour divers domaines d'application tels que la recherche sur le cancer, l'électrochimie, la recherche sur les semi-conducteurs, la géologie et la recherche sur les microplastiques, pour n'en nommer que quelques-uns. WITec remercie tous les participants pour leurs contributions exceptionnelles du monde entier. Les Paper Awards 2020 sont décernés à des chercheurs du Japon, de Pologne et d'Autriche et récompensent des études et des méthodologies impressionnantes dans les domaines de l'électrochimie, de la biomédecine et de la science des polymères, respectivement.
Les lauréats du WITec Paper Award 2020. En haut: les gagnants d'or Ankur Baliyan (au milieu) et Hideto Imai (à droite) avec WITec K.K. directeur représentant Michael Verst (à gauche). Au milieu: la gagnante d'argent Ewelina Wiercigroch (au milieu) et ses coauteurs (dans le sens des aiguilles d'une montre, en haut à gauche): Elzbieta Stepula, Yuying Zhang, Lukasz Mateuszuk, Kamilla Malek, Sebastian Schlücker, Malgorzata Baranska et Stefan Chlopicki. (© E. Wiercigroch) En bas: la gagnante du bronze Ruth Schmidt (au milieu) et ses coauteurs de gauche à droite: Armin Zankel, Claudia Mayrhofer et Hartmuth Schröttner (rangée du haut); Manfred Nachtnebel et Harald Fitzek (rangée du bas). (© FELMI-ZFE)
- OR: Ankur Baliyan et Hideto Imai (2019) Cadre analytique basé sur l'apprentissage automatique pour l'analyse hyperspectrale Raman automatique des électrodes de batterie au lithium-ion. Rapports scientifiques 9: 18241. doi.org/10.1038/s41598-019-54770-2
- ARGENT: Ewelina Wiercigroch, Elzbieta Stepula, Lukasz Mateuszuk, Yuying Zhang, Malgorzata Baranska, Stefan Chlopicki, Sebastian Schlücker et Kamilla Malek (2019) Microscopie ImmunoSERS pour la détection des cellules musculaires lisses dans les plaques athérosclérotiques. Biocapteurs et bioélectronique 133: 79-85. doi.org/10.1016/j.bios.2019.02.068
- BRONZE: Ruth Schmidt, Harald Fitzek, Manfred Nachtnebel, Claudia Mayrhofer, Hartmuth Schröttner et Armin Zankel (2019) The Combination of Electron Microscopy, Raman Microscopy and Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy for the Investigation of Polymeric Materials. Symposiums macromoléculaires 384: 1800237. doi.org/10.1002/masy.201800237
Sommaire
The Paper Award GOLD: Contrôle qualité automatisé des batteries lithium-ion
Les batteries au lithium-ion (LIB) fournissent l'énergie à la plupart des appareils électriques que nous utilisons quotidiennement, tels que les téléphones portables, les tablettes et les ordinateurs portables. Leur développement a reçu le prix Nobel de chimie l'année dernière. Un contrôle qualité automatisé en temps réel des matériaux LIB est nécessaire pour la recherche et la production industrielle. Ankur Baliyan et Hideto Imai de Nissan Arc. (Yokosuka, Japon) remportent le Gold Paper Award 2020 pour leur approche basée sur l'apprentissage automatique pour l'analyse des données Raman des LIB. Les images Raman des cathodes LIB peuvent visualiser la distribution spatiale du matériau actif de la cathode (oxyde de lithium-nickel-manganèse-cobalt, abrégé en LiMO2) et la matrice de carbone environnante. Afin d'automatiser et d'accélérer le processus d'identification des signatures spectrales dans les ensembles de données Raman, les auteurs ont développé un cadre analytique basé sur l'apprentissage automatique. Il commence par prétraiter automatiquement les données Raman pour supprimer la ligne de base et les rayons cosmiques. Ensuite, les algorithmes déterminent le nombre de composants, extraient les signatures spectrales correspondantes et les identifient. Les spectres sont finalement utilisés pour former un réseau de neurones, qui peut ensuite analyser automatiquement les données Raman du même ou d'un échantillon LIB différent. Les auteurs ont démontré que l'analyse des données par le réseau neuronal formé a donné des résultats cohérents avec les résultats d'un utilisateur expérimenté. Cependant, l'algorithme a trouvé deux signatures mineures en plus des principaux composants du carbone et du LiMO2 qui correspondait à un signal de fond résiduel et l'un des principaux composants présentant des signaux de fluorescence accrus. L'approche présentée nécessite très peu de contribution de l'utilisateur et convient donc au contrôle de qualité en temps réel en utilisant les données Raman des batteries lithium-ion et d'autres applications.
The Paper Award SILVER: Caractérisation des plaques athérosclérotiques avec la microscopie iSERS
L'athérosclérose est l'une des principales causes de décès dans le monde. Comprendre le mécanisme de sa formation reste encore un grand défi en médecine. Des techniques puissantes de contrôle de la composition et de la stabilité des plaques athérosclérotiques sont donc nécessaires »,
Ewelina Wiercigroch de l'Université Jagellonne (Cracovie, Pologne), lauréate du Silver Paper Award 2020.
Des plaques athérosclérotiques se forment au niveau des parois artérielles et rétrécissent les vaisseaux sanguins. La surveillance de la stabilité des plaques est d'un intérêt clinique car leur rupture peut entraîner un accident vasculaire cérébral ou une crise cardiaque. Comme les cellules musculaires lisses (SMC) jouent un rôle clé dans la stabilisation des plaques, leur présence peut servir de marqueur pour la stabilité des plaques. Ewelina Wiercigroch, Elzbieta Stepula, Lukasz Mateuszuk, Yuying Zhang, Malgorzata Baranska, Stefan Chlopicki, Sebastian Schlücker et Kamilla Malek de l'Université Jagiellonian et de l'Université de Duisburg-Essen (Allemagne) ont démontré l'adéquation de la microscopie Raman par immuno-amélioration de surface (iSERS) pour la coloration des SMC dans les plaques athérosclérotiques. Les marqueurs SERS ont été conjugués soit avec un anticorps primaire dirigé contre l'α-actine des SMC (iSERS direct), soit avec un anticorps secondaire approprié (iSERS indirect). Les images iSERS de sections d'artère de souris ont visualisé des régions contenant des SMC et une analyse en grappes a permis de quantifier le pourcentage de SMC situés dans les plaques. Les résultats de la coloration iSERS concordaient qualitativement et quantitativement avec ceux de la coloration par immunofluorescence (IF). IF est l'étalon-or actuel dans la visualisation des constituants athérosclérotiques, mais l'iSERS offre certains avantages, tels qu'une photostabilité plus élevée. L'étude établit ainsi l'iSERS comme une technique prometteuse pour visualiser et quantifier les SMC dans les plaques athérosclérotiques.
The Paper Award BRONZE: Imagerie Raman corrélative des matériaux polymères
Ruth Schmidt de l'Université de technologie de Graz (Graz, Autriche) reçoit le Bronze Paper Award 2020, avec ses collègues Harald Fitzek, Manfred Nachtnebel, Claudia Mayrhofer, Hartmuth Schröttner et Armin Zankel. Le groupe a démontré le potentiel de la microscopie corrélative à imagerie Raman et à balayage électronique (RISE) et la spectroscopie à rayons X à dispersion d'énergie (EDXS) pour étudier les polymères. Les matériaux polymères sont populaires dans de nombreuses applications en raison de leur grande variété de propriétés utiles, telles qu'une élasticité ou une ténacité élevées. Pour caractériser leurs propriétés, les avantages de trois techniques d'imagerie ont été combinés. La microscopie électronique à balayage (MEB) a acquis des informations structurelles à haute résolution, tandis que l'imagerie Raman a révélé la composition chimique et a été complétée par des informations élémentaires d'EDXS. La publication fournit un chapitre méthodologique détaillé qui décrit différentes approches de préparation d'échantillons et modes d'imagerie. Par exemple, il explique les stratégies d'imagerie SEM sans revêtement de l'échantillon, ce qui entraverait l'imagerie Raman ultérieure. Trois échantillons de polymère ont été étudiés avec RISE et EDXS, fournissant des informations complémentaires à partir de la même région d'échantillonnage. Les structures grossières et fines des échantillons ont été corrélées avec les propriétés chimiques et la structure des couches des matériaux d'emballage a été visualisée. Les additifs particulaires dans une matrice polymère ont été identifiés et leur distribution granulométrique a été étudiée. Les auteurs ont souligné que la combinaison de SEM, d'imagerie Raman et d'EDXS offre de grandes possibilités pour l'analyse de matériaux polymères.
Le concours continue: WITec Paper Award 2021
Les scientifiques de tous les domaines d'application sont invités à participer au concours Paper Award 2021 (www.witec.de/paper-award). Les articles publiés en 2020 dans une revue à comité de lecture qui présentent des données obtenues avec un microscope WITec peuvent être soumis à (protégé par e-mail) jusqu'au 31 janvierst, 2021. WITec se réjouit à nouveau de recevoir de nombreuses publications nouvelles et exceptionnelles.
