Qu’est-ce que la calorimétrie à balayage différentiel ?

Gray Slough
February 7, 2022

La calorimétrie à balayage différentiel (DSC) est une technique d’analyse servant à mesurer la quantité de chaleur libérée ou absorbée par un échantillon pendant son chauffage ou son refroidissement sur une plage de températures. Un calorimètre à balayage différentiel permet de caractériser les propriétés thermiques d’un matériau, mais aussi de déterminer la température à laquelle certaines transitions de phase surviennent, notamment la température de transition vitreuse, ainsi que les événements de fusion et de cristallisation.

Calorimétrie à balayage différentiel

La réalisation d’expériences de calorimétrie à balayage différentiel exige le recours à un instrument capable de fournir la plage de températures voulue pour les essais et de détecter très précisément les changements de température et de flux de chaleur.

Les instruments de mesure des flux de chaleur destinés à la calorimétrie à balayage différentiel possèdent un four dans lequel sont placés un échantillon et un matériau de référence.  Les échantillons sont logés dans des coupelles en métal, généralement en aluminium, et le matériau de référence est généralement une coupelle vide.  Le four est chauffé ou refroidi pour voir comment les propriétés du flux de chaleur évoluent en fonction de la température. Les informations quantitatives sur le flux de chaleur peuvent être déterminées à partir de la différence de température mesurée entre l’échantillon et la référence.

Applications de la calorimétrie à balayage différentiel

La calorimétrie à balayage différentiel offre un large éventail d’applications dans les domaines de la chimie, de la biochimie, de la biologie cellulaire, de la pharmacologie et des nanosciences, entre autres1. Les polymères sont couramment analysés par calorimétrie à balayage différentiel afin de déterminer leurs points de transition thermique, et notamment leurs températures de transition vitreuse, de cristallisation et de fusion. Souvent, ces transitions thermiques déterminent la plage opérationnelle sur laquelle on peut s’attendre à ce qu’un polymère réponde dans certaines conditions spécifiées. Les propriétés thermiques influencent aussi bien la facilité de traitement que les performances  d’un polymère. Les mesures thermiques peuvent donc également fournir des informations essentielles pour optimiser les structures des polymères.

Les matériaux pharmaceutiques peuvent également être utilement étudiés par calorimétrie à balayage différentiel.  Celle-ci permet en effet d’examiner des questions telles que l’existence de polymorphes, les changements de structure au fil du temps, le contenu amorphe et la compatibilité principe actif-excipient.  Les données qui en résultent peuvent entraîner des répercussions sur la biodisponibilité du médicament, les conditions de traitement, le stockage et la durée de conservation.  Dans de nombreux cas, seules de petites quantités de matériau sont disponibles et il est donc essentiel de disposer d’un calorimètre à balayage différentiel très sensible.

Instrumentation de calorimétrie à balayage différentiel

TA Instruments offre une large gamme d’instruments de calorimétrie à balayage différentiel. Ils intègrent tous la technologie DSC Tzero™ brevetée de TA Instruments, qui offre un niveau de précision inégalé dans la détermination des flux de chaleur lors de vos expériences de calorimétrie à balayage différentiel. Cette technologie offre non seulement une précision et une exactitude accrues, mais elle améliore également la planéité de la ligne de base des expériences, et donc la résolution et la sensibilité des transitions.

Compatible avec un large éventail de types d’échantillons, des matériaux polymères aux échantillons biologiques, l’équipement de calorimétrie à balayage différentiel de TA Instruments est utilisé par de nombreux chercheurs dans leurs travaux, y compris dans les tâches difficiles telles que la mise au point de nouveaux électrolytes3 . Certains instruments de notre offre, tels que le DSC Multi-Sample X3, peuvent mesurer jusqu’à trois échantillons simultanément, ce qui permet d’accélérer le flux de travail sans sacrifier la qualité des mesures.

TA Instruments a conçu des logiciels de calorimétrie pour offrir une expérience exceptionnelle aux utilisateurs. Les logiciels DSC comprennent des modules avancés de contrôle d’instrument et d’analyse des données qui peuvent effectuer automatiquement des opérations d’étalonnage de routine et intégrer plusieurs jeux d’étalonnage.

Toutes les opérations de routine peuvent être personnalisées si nécessaire, afin d’offrir la flexibilité qu’exigent de nombreux instruments de recherche, ou pour permettre une optimisation précise des flux de travail industriels. Toutes les analyses de calorimétrie à balayage différentiel standard sont incluses avec l’instrument, et des fonctions plus avancées, telles que la calorimétrie à balayage différentiel modulée en température, sont également disponibles.

Contactez TA Instruments dès aujourd’hui pour découvrir comment nos instruments de calorimétrie à balayage différentiel facilitent la mesure de vos événements thermiques les plus complexes.

Références

  1. Gill, P., Moghadam, T. T., & Ranjbar, B. (2010). Differential Scanning Calorimetry Techniques: Applications in Biology and Nanoscience. Journal of Biomolecular Techniques, 21(4), 167–193.
  2. TA Instruments (2021), Electrolyte Researchers Work to Creatively Solve Energy-Related Challenges, https://www.tainstruments.com/electrolyte-researchers-work-to-creatively-solve-energy-related-challenges-sign-up/, accessed January 2022