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En anglais
Auteur(s)
-
Ghislaine COULON : Professeur à l’Université des Sciences et Technologies de Lille - Docteur ès sciences
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Lire l’articleINTRODUCTION
La microscopie à force atomique fait partie de la famille des microscopies à sonde locale.
Un des buts essentiels des microscopies à champ proche est d’imager la surface d’un matériau dans l’espace direct réel avec une résolution spatiale allant de quelques dizaines de micromètres au dixième de nanomètre. Leur principe est simple : une sonde de petite taille est placée à proximité de la surface ; en balayant la sonde au-dessus de la surface, on obtient une image tridimensionnelle de celle-ci qui est le reflet de l’interaction sonde-surface.
Pour le microscope à force atomique, la sonde est une pointe métallique et l’image est obtenue par détection des forces d’interaction entre les atomes de la pointe et ceux de la surface.
Actuellement, il existe plusieurs types de microscopie à force atomique que l’on peut regrouper en trois familles :
-
la microscopie en mode contact : la pointe est placée au contact de la surface étudiée ;
-
la microscopie en mode non-contact ou résonnant : la pointe est placée à quelques dizaines de nanomètres de la surface ;
-
la microscopie en mode intermittent : la pointe vient au contact de la surface de manière intermittente.
Dans cet article, nous étudierons l’application de ce type de microscopie à l’imagerie de surface de polymères.
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Microscopie en mode non-contact (ou résonnant)
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3. Autres microscopies en mode contact
3.1 Microscope à force latérale (LFM)
Pour les matériaux peu fragiles, le microscope à force latérale (LFM, Lateral Force Microscopy ) permet de visualiser les zones de coefficients de frottement différents sur la surface de matériaux hétérogènes [7] ; l’image est obtenue par mesure de la composante tangentielle de la force d’interaction pointe-surface (figure 7a ).
Au cours du balayage de l’échantillon, le ressort subit une torsion en plus de la déflexion verticale. La déflexion du ressort provoque un déplacement vertical du faisceau laser réfléchi par le miroir (figure 4) tandis que la torsion entraîne un déplacement horizontal du faisceau laser ; ces deux déplacements sont enregistrés par les 4 quadrants comme le montre la figure 7b ; la composante tangentielle de la force se déduit de la mesure du déplacement horizontal, converti en tension électrique.
Un exemple d’utilisation est montré figure 8 dans le cas de films de latex de styrène-butadiène dont la température de transition vitreuse est voisine de la température ambiante. Cette image met en évidence l’apport de la mesure de force latérale (ou tangentielle). À gauche, l’image « hauteur » (obtenue à déflexion constante, § 2 donne peu de renseignements à part l’existence d’une rugosité de surface de basse fréquence spatiale des zones observées, l’échelle hauteur est Δz = 63 nm ; en revanche, l’image « frottement » montre l’arrangement...
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BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - BINNIG (G.), QUATE (C.F.), GERBER (C.) - Atomic force microscope. - Phys. Rev. Lett., 12, p. 930-933 (1986).
-
(2) - MIZES (H.A.), LOH (K.J.), MILLER (R.J.P.), AHUJA (S.K.), GRABOWSKI (E.F.) - Submicron probe of polymer adhesion with atomic force microscopy. - Appl. Phys. Lett., 59, p. 2901-2903 (1991).
-
(3) - MAGONOV (S.N.) - Atomic force microscopy of polymers and related compounds. - Polymer Science, 38, p. 143-182 (1997).
-
(4) - WEISENHORN (A.L.), HANSMA (P.K.), ALBRECHT (T.R.), QUATE (C.F.) - Forces in atomic force microscopy in air and water. - Appl. Phys. Lett., 54, p. 2651-2653 (1989).
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(5) - WITTMAN (J.-C.) - Orientation de matériaux organiques sur un substrat de Teflon. - Images de la Physique, CNRS Éd., p. 69-78 (1995).
-
(6) - COLLIN (B.), CHATENAY (D.), COULON (G.), AUSSERRE (D.), GALLOT (Y.) - Ordering...
ANNEXES
1 À lire également dans nos bases
ERARD (L.) - Organisation de la métrologie en France. Le LNE. - [R 60] Traité Mesures : généralités (2006).
RIVOAL (J.-C.) - FRETIGNY (C.) - Microscopie à force atomique (AFM). - [R 1 394] Traité Mesures mécaniques et dimensionnelles (2005).
ROBLIN (G.) - Microscopies optiques à balayage. - [R 6 714] Traité Mesures mécaniques et dimensionnelles (1999).
SALVAN (F.) - THIBAUDAU (F.) - Microscopie à sonde locale. - [P 895] Analyse et caractérisation (1999).
VAN LABEKE (D.) - Microscopie optique en champ proche. - [P 862] Traité Techniques d'analyse (1998).
HAUT DE PAGE2.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Advanced Technologies Center (ATC) http://www.nanoscopy.net
Elexience http://www.elexience.fr
Fondis Electronic http://www.fondiselectronic.com
Novascan http://www.novascan.com
Oxford...
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