Journée mondiale de la métrologie : L’intelligence artificielle pour rendre la caractérisation des nanoparticules plus efficace et rapide

L’adoption de la technologie numérique révolutionne la métrologie en améliorant les processus et en ouvrant de nouvelles perspectives. C’est notamment le cas de la caractérisation des nano-objets, et plus particulièrement des nanoparticules.

La caractérisation des nanoparticules est primordiale pour accompagner toute innovation durable dans le domaine industriel. Leurs propriétés sont liées aux différentes performances recherchées. Le cadre réglementaire mis en place ces dernières années impose des exigences spécifiques afin de répondre à l’enjeu de santé publique.

Dans ce contexte, la caractérisation des nanomatériaux est incontournable pour l’industrie. A cette fin, le LNE a développé la plateforme NanometrologIA, qui constitue une avancée pour accompagner le déploiement des nanomatériaux dans un cadre serein et durable.

En pratique, la mesure de la taille de nanoparticules, est fondée sur de multiples clichés obtenus par microscopie électronique qui permettent de produire une distribution statistique des diamètres des nanoparticules.

Les méthodes classiques, essentiellement manuelles, nécessitent plusieurs heures de traitement et ne fonctionnent que sur des particules dont la totalité du contour est visible à l’image. Elles ne permettent pas de discerner les particules se présentant sous forme d’agrégats ou sous forme d’agglomérats où elles peuvent être partiellement masquées.

Accélérer la mesure des nanoparticules

Pour améliorer l’analyse et réduire le temps de traitement des images, le LNE a développé un algorithme basé sur l’apprentissage profond à partir d’une base de données dédiée. La technique mise en œuvre permet d’une part d’identifier de façon automatique l’ensemble des particules isolées ou agrégées/agglomérées, et d’autre part, de reconstruire le contour de chaque particule. Grâce à la plateforme NanoMetrologIA, la mesure de la distribution de taille des nanoparticules, ne requiert désormais plus que quelques secondes.

La plateforme est aujourd’hui utilisée principalement pour l’identification de nanoparticules de dioxyde de titane TiO2, très utilisées dans de nombreuses applications, dont l’additif E171 dans le domaine agro-alimentaire aujourd’hui interdit. Les travaux se poursuivent pour enrichir la base de données d’entrainement des algorithmes en incorporant notamment des images présentant des particules de composition chimique différente: SiO2, NaCl, Fe, Au, Ag.

La journée mondiale de la métrologie

La Journée mondiale de la métrologie est une manifestation annuelle au cours de laquelle plus de 80 pays célèbrent l’impact des mesures dans notre vie quotidienne. La date du 20 mai a été choisie afin de commémorer la signature de la Convention du Mètre, le 20 mai 1875, marquant les débuts de la collaboration internationale officielle dans le domaine de la métrologie. La communauté internationale de la métrologie, qui a pour objectif de garantir l’exactitude des mesures effectuées dans le monde entier, s’applique lors de chaque Journée mondiale de la métrologie à mieux faire connaître la métrologie par l’intermédiaire de posters et d’un site web.

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