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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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For over a century, it had been stated for theoretical reasons that the optimal resolution of traditional microscopes was limited to around 250 nm. The near-field optical microscopy now allows for going beyond this limit. Based upon the observation of the light diffracted by the object at only a few nanometers of its surface, this new optics provides access to the behavior of materials in response to an electromagnetic excitation with a resolution of a few nanometers which represents a spectacular technological breakthrough in this domain.
Auteur(s)
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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3. Franchir la barrière théorique
3.1 1928, juste une idée...
Comment récupérer cette lumière confinée, contenant une si précieuse information ? Cette question a longtemps occupé l'esprit des chercheurs et ce n'est qu'en 1928 qu'un savant nommé E. H. Synge proposa un début de réponse. N'étant pas capable de construire un détecteur suffisamment petit pour être placé dans le champ proche optique, Synge eut l'idée d'y placer un nano-objet diffusant (une particule d'or) dont le rôle serait de diffuser les ondes évanescentes et de les rendre ainsi détectables en champ lointain. Puis, en déplaçant cette particule au-dessus de la surface, on pourrait reconstituer point par point l'intensité du champ présent à la surface avec une résolution déterminée par la taille de la particule. Albert Einstein trouva cette idée ingénieuse mais difficilement réalisable en pratique. Il suggéra plutôt, en se basant sur le principe de retour inverse de la lumière, de percer un trou de taille sublongueur d'onde dans un film métallique et de l'utiliser comme nanosource de lumière. En effet, si un nano-objet est capable de diffuser des ondes évanescentes en ondes progressives, alors il est possible de transformer des ondes progressives en ondes évanescentes. Grâce à ce nanotrou placé dans la zone de champ proche optique et éclairé par une onde progressive, il va être possible de générer localement un champ évanescent au niveau de la surface qui va être diffusé par les détails de celle-ci. Il sera ensuite possible de collecter la lumière diffractée. La résolution du système serait alors égale au diamètre de cette nano-ouverture (figure 3).
Cependant, les technologies de l'époque ne permettaient pas une telle précision de déplacement et de manipulation des nano-objets. Ce n'est que plus d'un demi-siècle plus tard que ces deux expériences ont pu voir le jour (essentiellement grâce à l'avènement des microdéplacements piézoélectriques qui permettent de se déplacer avec une précision...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - * - http://fr.wikipedia.org/wiki/Th%C3%A9orie de la diffraction, Wikipédia, article sur la théorie de la diffraction
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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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(3) - SYNGE (E.H.) - A suggested method for extending microscopic resolution into the ultra-microscopic region. - Philos. Mag., 6, p. 356 à 362 (1928).
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(4) - ASH (E.A.), NICHOLLS (G.) - Super-resolution aperture scanning microscope. - Nature, 237, p. 510 à 512 (1972).
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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).
-
(6) - LEWIS (A.), ISAACSON (M.), HAROOTUNIAN (A.), MURRAY (A.) - * - Ultramicroscopy 13, 227 (1984).
- ...
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