Présentation
EnglishRÉSUMÉ
Cet article traite de la microscopie en champ proche ou à sonde locale. Ce type de microscopie est basé sur la détection d'une propriété physique en surface (tel un courant électrique, une force, des photons) à l'échelle locale. Son principe est très différent de celui des microscopes classiques, une pointe vient sonder les informations à l’extrême surface de l'échantillon. La technique a considérablement évolué depuis l'avènement des nanotechnologies et elle apporte maintenant de nombreuses réponses sur les propriétés des matériaux à l'échelle de la molécule ou de l'atome.
Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.
Lire l’articleAuteur(s)
-
Agnès PIEDNOIR : Ingénieure de Recherche au CNRS - Institut Lumière Matière, Villeurbanne, France
-
David ALBERTINI : Ingénieur de Recherche au CNRS - Institut des Nanotechnologies de Lyon, Villeurbanne, France
INTRODUCTION
L’apparition en 1982 du microscope à effet tunnel a constitué une révolution dans le domaine des microscopies en introduisant le concept de microscopie de champ proche qui est à la base des microscopes à sonde locale. Différentes dans leur principe des microscopies traditionnelles, les micro-scopies à sonde locale (ou de champ proche) se développent en effet à partir des avancées scientifiques et techniques de la microscopie à effet tunnel. Utilisant toutes le balayage d’une pointe-sonde à proximité d’un échantillon, elles fournissent des images qui sont des cartographies à très haute résolution de propriétés spécifiques de la surface de l’échantillon selon le type de sonde utilisée. Diverses propriétés (structurales, électroniques, chimiques, optiques…) et leurs variations locales à l’échelle nanométrique ou subnanométrique peuvent être ainsi imagées et étudiées. Grâce à leur grand pouvoir de résolution, les microscopies à sonde locale apportent un nouvel éclairage et sont complémentaires des microscopies classiques pour étudier la matière jusqu’à l’échelle atomique.
Dans les années 2020, après plusieurs décennies de développement, de nombreux laboratoires de recherche et de l’industrie utilisent ces instruments d’observation et d’analyse. Ils permettent d’étudier les propriétés locales de surfaces (ou d’interfaces) dans des conditions très variées selon les applications : ultravide pour la physicochimie des surfaces, milieu liquide pour la biologie et l’électrochimie, atmosphère contrôlée pour toutes sortes de matériaux et pour la métrologie. Le tableau 1 liste de façon non exhaustive les microscopes à champ proche qui permettent d’accéder à des propriétés locales caractéristiques d’un échantillon.
Ces instruments de caractérisation de surface ont d’abord été détournés pour devenir des outils de gravure à l’échelle nanométrique (manipulation d’atomes de surface, fabrication de structures de taille nanométrique, gravure de motifs). Actuellement, pour des applications en biotechnologie et nanofluidique, certains microscopes ont la capacité de déposer localement des atolitres (10–18 litre) de fluide pouvant contenir des objets.
Il existe une abondante littérature et de nombreux ouvrages de revue sur les microscopies à sonde locale. Dans cet article, nous dégagerons seulement les principales caractéristiques de ces instruments et illustrerons les nombreux champs d’application dans différents domaines de la physique, de la biologie, de la métrologie et des nanotechnologies. Après la description du principe général d’un microscope à sonde locale et de son fonctionnement, nous nous attacherons à étudier de façon plus détaillée les premiers microscopes. Pour chaque instrument nous montrerons les impacts en recherche fondamentale (physique, chimie et biologie), métrologie et technologie. Nous traiterons ainsi de la microscopie par effet tunnel et de ses applications. Le microscope à force atomique, plus versatile et plus universel, a fait l’objet de nombreux développements et nous consacrerons un grand paragraphe aux modes historiques et plus récents. Un dernier paragraphe portera sur la microscopie de champ proche optique et ses applications. Les problèmes généraux de l’instrumentation communs à ces microscopes seront traités à la fin de l’article.
VERSIONS
- Version archivée 1 de avr. 1989 par Frank SALVAN
- Version archivée 2 de sept. 1999 par Frank SALVAN, Franck THIBAUDAU
DOI (Digital Object Identifier)
CET ARTICLE SE TROUVE ÉGALEMENT DANS :
Accueil > Ressources documentaires > Innovation > Nanosciences et nanotechnologies > Nanosciences : concepts, simulation et caractérisation > Microscopie à sonde locale
Accueil > Ressources documentaires > Sciences fondamentales > Nanosciences et nanotechnologies > Nanosciences : concepts, simulation et caractérisation > Microscopie à sonde locale
Accueil > Ressources documentaires > Mesures - Analyses > Mesures mécaniques et dimensionnelles > Nanométrologie > Microscopie à sonde locale
Accueil > Ressources documentaires > Mécanique > Frottement, usure et lubrification > Surfaces > Microscopie à sonde locale
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(289 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
Présentation
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(289 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BINNIG (G.), ROHRER (H.) - - Rev. Mod. Phys., 59, 615 (1987). doi : 10.1103/RevModPhys.59.615
-
(2) - FRENKEL (J.) - - Phys. Rev., 36, 1604 (1930). doi : 10.1103/PhysRev.36.1604
-
(3) - ESAKI (L.) - - Phys. Rev., 109, 603 (1958). doi : 10.1103/PhysRev.109.603
-
(4) - BINNIG (G.), ROHRER (H.), GERBER (C.), WEIBEL (E.) - - Appl. Phys. Lett., 40, 178 (1982). doi : 10.1103/PhysRevLett.49.57
-
(5) - VERNISSE (L.) - Thèse de l'université Paul Sabatier, - Toulouse (2014). http://thesesups.ups-tlse.fr/2421/
-
(6) - ALBERTINI (D.) - Thèse de l'université Aix-Marseille II - (1998).
-
...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Calculer la raideur d'un levier : https://sadermethod.org/
Des mêmes auteurs :
ACHETER un AFM – Photoniques 90 (2018). Une liste des fabricants de microscopes et des fabricants/distributeurs de pointes est disponible.
HAUT DE PAGE1.2 Documentation – Formation – Séminaires
Nanocar race : course de nanovoiture par STM. Quelques liens utiles : https://www.memo-project.eu/flatCMS/index.php/Nanocar-Race-II https://lejournal.cnrs.fr/videos/au-coeur-de-la-plus-petite-course-de- voitures-au-monde
HAUT DE PAGE1.3 Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)
Réseau des Microscopies à Sondes Locales (RéMiSoL) : réseau technologique de la MITI (Mission pour les initiatives...
Cet article fait partie de l’offre
Techniques d'analyse
(289 articles en ce moment)
Cette offre vous donne accès à :
Une base complète d’articles
Actualisée et enrichie d’articles validés par nos comités scientifiques
Des services
Un ensemble d'outils exclusifs en complément des ressources
Un Parcours Pratique
Opérationnel et didactique, pour garantir l'acquisition des compétences transverses
Doc & Quiz
Des articles interactifs avec des quiz, pour une lecture constructive