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RÉSUMÉ
Depuis plus d'un siècle, il était admis pour des raisons théoriques que la résolution optimale des microscopes classiques était limitée à environ 250 nm. La microscopie optique en champ proche permet aujourd'hui de dépasser cette barrière. En se basant sur l'observation de la lumière diffractée par l'objet à seulement quelques nanomètres de sa surface, cette optique nouvelle donne accès au comportement des matériaux en réponse à une excitation électromagnétique avec une résolution de quelques nanomètres, ce qui constitue une avancée technologique spectaculaire dans le domaine.
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INTRODUCTION
Depuis plus d'un siècle, il était admis pour des raisons théoriques que la résolution optimale des microscopes classiques était limitée à environ 250 nm. La microscopie optique en champ proche permet aujourd'hui de dépasser cette barrière. En se basant sur l'observation de la lumière diffractée par l'objet à seulement quelques nanomètres de sa surface, cette optique nouvelle nous donne accès au comportement des matériaux en réponse à une excitation électromagnétique avec une résolution de quelques nanomètres, ce qui constitue une avancée technologique spectaculaire dans le domaine.
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Ondes évanescentes, souveraines du nanomonde
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1. Limites de la miniaturisation
Paul-Arthur LEMOINE est doctorant de l’École centrale des arts et manufactures au laboratoire d’optique physique de l’ESPCI, CNRS UPR A0005 (Paris) et ingénieur ESME Sudria.
Yannick DE WILDE est chargé de recherche CNRS au laboratoire d’optique physique de l’ESPCI, UPR A0005 (Paris).
Dans un souci permanent de performance et de rapidité, les systèmes électroniques ne cessent de se miniaturiser au fil des années. Les microprocesseurs sont aujourd'hui présents partout, des ordinateurs aux téléphones portables, en passant par les équipements des voitures. Ces petits composants de tailles micrométriques (soit un millionième de mètre) sont capables de réaliser diverses tâches et fonctions complexes qui, hier encore, nécessitaient l'utilisation de machines volumineuses. Les récents développements technologiques en matière de fabrication de composants permettent de faire tenir plus de 1 gigaoctet de mémoire (soit plus de dix milliards de transistors) sur seulement 1 cm2 de surface. Les fabricants de microsystèmes cherchent à pousser toujours plus loin les limites de la miniaturisation. Cependant, cette quête de l'infiniment petit sera tôt ou tard limitée par une barrière théorique, correspondant à quelques dixièmes de micromètres. En deçà de cette limite, les lois de la physique classique ne suffisent plus pour expliquer ce qui se passe à une échelle si petite. Il apparaît donc comme une nécessité d'étudier, de comprendre et de caractériser ces phénomènes différents qui ont cours dans le « nanomonde ».
L'optique est par définition la science de l'observation visuelle et a toujours été l'un des premiers outils utilisés par l'homme pour caractériser le monde qui l'entourait. Très vite, l'œil humain, dont le pouvoir de résolution est d'environ 100 µm, n'a plus suffit pour voir et comprendre les petits objets. De l'invention du microscope par le Hollandais Zacharias Jansen au XVIe siècle à l'apparition du modèle onde-corpuscule de la lumière (la lumière peut être vue à la fois comme une onde électromagnétique et à la fois comme une multitude de particules lumineuses élémentaires : les photons), les techniques d'imagerie optique n'ont cessé de se perfectionner pour observer des objets toujours plus petits.
Mais cette discipline ne fait pas exception à la règle et est elle aussi soumise à une...
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BIBLIOGRAPHIE
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(2) - LAHMANI (M.), DUPAS (C.), HOUDY (P.) - Les nanosciences : nanotechnologies et nanophysique. - Éditions Belin, p. 134 à 136 (2004).
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(5) - POHL (D.W.) et al - Optical stethoscopy : image recording with resolution λ/20. - Appl. Phys. Lett., 44, p. 651 à 653 (1984).
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(6) - LEWIS (A.), ISAACSON (M.), HAROOTUNIAN (A.), MURRAY (A.) - * - Ultramicroscopy 13, 227 (1984).
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