Article de référence | Réf : AM3280 v1

Microscopie en mode intermittent (TM)
Imagerie de surface de polymères : microscopie à force atomique

Auteur(s) : Ghislaine COULON

Date de publication : 10 janv. 2000

Pour explorer cet article
Télécharger l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !

Sommaire

Présentation

Version en anglais En anglais

Auteur(s)

  • Ghislaine COULON : Professeur à l’Université des Sciences et Technologies de Lille - Docteur ès sciences

Lire cet article issu d'une ressource documentaire complète, actualisée et validée par des comités scientifiques.

Lire l’article

INTRODUCTION

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.

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-am3280


Cet article fait partie de l’offre

Plastiques et composites

(397 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

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Présentation
Version en anglais En anglais

5. Microscopie en mode intermittent (TM)

Dans le domaine des polymères, l’avènement en 1995 du microscope en mode intermittent TM (ou TappingTM mode) a permis d’augmenter de façon significative la résolution des images de surface de polymères non-modèles (présentant, par exemple, une forte rugosité de surface).

Une oscillation de fréquence élevée (300 kHz), voisine de la fréquence de résonance du ressort (de raideur élevée : k = 10 -40 N/m ; facteur de qualité Q = 100 à 1 000) et d’amplitude variable (Ai = 10 à 100 nm), est imposée au ressort [13]. Initialement, la pointe se trouve loin de la surface et le ressort oscille librement (amplitude A0). Puis, quand on rapproche la surface du polymère, la pointe, pour chaque position basse, vient taper la surface de façon intermittente (figure 10) ; en raison de l’interaction pointe-surface, les caractéristiques de l’oscillation (amplitude, phase) vont varier.

5.1 Images amplitude et hauteur

Du fait de l’interaction pointe-surface, l’amplitude Ai est inférieure à l’amplitude A0 de l’oscillation libre. Au cours du balayage dans le plan (xy) de l’échantillon, l’amplitude Ai varie, on peut imager la surface en mesurant les variations de Ai en tout point de la surface : c’est le mode amplitude. L’image « amplitude » met en évidence les variations de pente en tout point de la surface.

La topographie de la surface est obtenue en utilisant une boucle de rétroaction qui a pour but de maintenir Ai constant en translatant verticalement la cale piézoélectrique de Δz (et donc l’échantillon) ; la valeur de Ai est imposée par l’expérimentateur. La mesure de la translation Δz en tout point permet de construire l’image : c’est le mode hauteur.

Les pointes utilisées sont en silicium, elles ont une forme très effilée et ont un rayon de courbure à l’apex de l’ordre de 10 nm.

Le microscope à mode intermittent présente de nombreux avantages par rapport au microscope en mode contact classique :

  • la force d’interaction est normale à la surface, il n’y a pas de composante tangentielle ce qui évite le...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 95% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Plastiques et composites

(397 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

ABONNEZ-VOUS

Lecture en cours
Microscopie en mode intermittent (TM)
Sommaire
Sommaire

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).

  • (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...

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 PAGE

2 Annuaire

HAUT DE PAGE

2.1 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...

Cet article est réservé aux abonnés.
Il vous reste 94% à découvrir.

Pour explorer cet article
Téléchargez l'extrait gratuit

Vous êtes déjà abonné ?Connectez-vous !


L'expertise technique et scientifique de référence

La plus importante ressource documentaire technique et scientifique en langue française, avec + de 1 200 auteurs et 100 conseillers scientifiques.
+ de 10 000 articles et 1 000 fiches pratiques opérationnelles, + de 800 articles nouveaux ou mis à jours chaque année.
De la conception au prototypage, jusqu'à l'industrialisation, la référence pour sécuriser le développement de vos projets industriels.

Cet article fait partie de l’offre

Plastiques et composites

(397 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

ABONNEZ-VOUS