Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
RÉSUMÉ
Les transferts de chaleur sont soumis à de nombreuses lois fondamentales connues et reconnues depuis bien longtemps. Grâce à l’étude des phénomènes à l’échelle du nanomètre, de nouveaux comportements ont été décelés et sont proposés. Tout d'abord, les lois permettant habituellement la description des échelles caractéristiques que sont la conduction, la convection et le rayonnement sont reprises. Les phénomènes mis en évidence lors de la modélisation des transferts de chaleur à l’échelle nanométrique sont ensuite proposés. Quelques applications, telles que la lithographie assistée thermiquement ou encore le stockage d’informations, viennent illustrer ces propos.
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Heat transfers are governed by numerous fundamental laws that have been long identified and established. The study of phenomena at the nanometric scale has identified new behaviors. This article firstly reviews the laws that commonly allow for the description of characteristic scales such as conduction, convection and radiation. Phenomena identified during the modeling of heat transfers at the nanometric scale are then presented. A few applications, such as heat-assisted lithography or information storage illustrate these points.
Auteur(s)
INTRODUCTION
Les lois fondamentales qui régissent les transferts de chaleur enseignées aux ingénieurs sont connues depuis le dix-neuvième siècle. Depuis quelques années, la capacité à mesurer les phénomènes à l'échelle submicronique a mis en évidence de nouveaux comportements qui ne suivent pas ces lois. Dans ce dossier nous présentons les limites des lois habituellement utilisées pour décrire la conduction, la convection et le rayonnement, nous décrivons les phénomènes observés aux échelles nanométriques et nous présentons certaines des applications.
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Thermique des nano-objets
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3. Imagerie thermique en champ proche
Les techniques optiques (caméra infrarouge, réflectométrie) sont couramment utilisées pour cartographier la température sur des dimensions microniques. Cependant, la diffraction limite leur résolution spatiale à environ une longueur d'onde. Ainsi, on ne peut pas espérer observer une image directe dans l'infrarouge avec une résolution meilleure que 10 µm si l'on travaille dans la bande 8 à 12 µm. Une meilleure résolution est couramment obtenue en détectant la réflectivité d'un faisceau visible focalisé sur une tache de 1 µm. On peut alors déplacer ce faisceau afin de réaliser une cartographie avec une résolution de 1 µm. Cette technique permet de remonter au champ de température en tirant partie de la variation de réflectivité en fonction de la température. Pour atteindre des échelles nanométriques, il faut passer aux microscopies à sonde locale. Un exemple type de microscopie à sonde locale est la microscopie à force atomique dont l'objet est d'obtenir la topographie de surface en contrôlant la force appliquée sur l'échantillon par une pointe de rayon de courbure nanométrique. Un laser détecte la déflexion du levier portant la pointe. Le signal est ensuite réinjecté dans une boucle de contre-réaction de manière à déplacer verticalement le support de la pointe et maintenir constante la force de contact. L'image du signal de déplacement vertical correspond alors à la topographie de la surface balayée.
Sur la microscopie à force atomique :
Microscopie à force atomique (AFM) [R 1 394] de J.-C. Rivoal et C. Fretigny
La microscopie thermique à balayage consiste à remplacer la pointe de microscopie à force atomique qui est une simple pyramide inversée, par une sonde permettant de mettre en contact avec l'échantillon un élément dont on mesure la résistance électrique ou un thermocouple comme le représente la figure 6....
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Imagerie thermique en champ proche
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - CHEN (G.) - Nanoscale energy transport and conversion. - Pappalardo series in Mechanical Engineering, Oxford Press, New York (2005).
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(2) - Microscale and Nanoscale Heat Transfer. - Groupement de Recherche Micro et Nanothermique eds., Topics in Applied Physics, Springer (2006).
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(3) - JOULAIN (K.), MULET (J.P.), MARQUIER (F.), CARMINATI (R.), GREFFET (J.J.) - Surface electromagnetic waves thermally excited : radiative heat transfer, coherence properties and Casimir forces revisited in the near field. - Surf. Sci. Rep. 57, p. 59-112 (2005).
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(4) - KARNIK (R.), CASTELLINO (K.), MAJUMDAR (A.) - Field-Effect Control of Protein Transport in Nanofluidic Transistor. - Appl. Phys. Lett. 88, 123114 (2006).
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(5) - OKKELS (F.), TABELING (P.) - Spatiotemporal Resonances in Mixing of Open Viscous Fluids. - Phys. Rev. Lett. 92 (3), 038301 (2004).
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(6) - LEFÈVRE (S.), VOLZ (S.),...
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