Spectromicroscopie : voir l'invisible en 4 % des mesures express
La carte chimique d'un échantillon ressemble à une mosaïque : chaque point a sa propre couleur, sa propre composition chimique. Pour assembler une telle mosaïque, le spectromicroscope scanne l'échantillon point par point, enregistrant en chaque point un spectre — une « empreinte » de la manière dont la matière absorbe ou émet la lumière. Mais le balayage complet de tous les points prend des heures, et le rayonnement X ou électronique finit par dégrader l'échantillon.
La nouvelle stratégie s'apparente au travail d'un restaurateur de mosaïques expérimenté : il ne pose pas chaque tesselle, mais ne prélève que quelques fragments clés et reconstitue l'ensemble du motif. Les scientifiques ne mesurent que 4 à 6 % des points, en les choisissant non pas au hasard, mais selon des cartes d'importance : là où la composition varie le plus, on mesure davantage. Ensuite, des algorithmes mathématiques complètent les spectres manquants à partir des points voisins.
Cette approche est utile partout où l'on doit suivre des changements chimiques : des piles à combustible à hydrogène aux cellules vivantes. L'échantillon subit moins de dommages, et le chercheur obtient la même information qu'avec un balayage complet.
Pour choisir les 4 à 6 % de points à mesurer, les scientifiques utilisent des « cartes d'importance » : les zones où la composition change brusquement sont scannées plus densément, tandis que les zones homogènes le sont moins. C'est comme un peintre qui détaille les traits du visage et ne fait qu'esquisser le fond.
L'idée de reconstituer une image complète à partir d'un petit échantillon évoque la « perception comprimée » de la nouvelle de Ted Chiang « L'histoire de ta vie », où les extraterrestres perçoivent le monde non pas séquentiellement, mais d'un seul coup, dans sa totalité.