Monde nanométrique
Nano, du mot grec signifiant » nain « , correspond à un préfixe désignant un facteur de 10-9. Ainsi, un nanomètre correspond à un milliardième de mètre, qui est l’échelle de longueur à laquelle la force intermoléculaire et l’effet quantique prennent place. Pour mettre l’échelle nanométrique dans une perspective plus compréhensible, considérez que la taille d’un atome par rapport à une pomme est similaire à la taille d’une pomme par rapport à la planète Terre ! Les microscopes à force atomique (AFM) nous donnent une fenêtre sur ce monde à l’échelle nanométrique.
Principe de l’AFM
– Détection de surface
Un AFM utilise un cantilever avec une pointe très pointue pour balayer la surface d’un échantillon. Lorsque la pointe s’approche de la surface, la force attractive de proximité entre la surface et la pointe fait dévier le cantilever vers la surface. Cependant, lorsque le cantilever est amené encore plus près de la surface, de sorte que la pointe entre en contact avec elle, une force de plus en plus répulsive prend le dessus et fait dévier le cantilever loin de la surface.
– Méthode de détection
Un faisceau laser est utilisé pour détecter les déviations du cantilever vers ou loin de la surface. En réfléchissant un faisceau incident sur le sommet plat du cantilever, toute déviation du cantilever entraîne de légers changements dans la direction du faisceau réfléchi. Une photodiode sensible à la position (PSPD) peut être utilisée pour suivre ces changements. Ainsi, si une pointe AFM passe sur une caractéristique de surface surélevée, la déflexion du cantilever qui en résulte (et le changement subséquent de la direction du faisceau réfléchi) est enregistrée par la PSPD.
– Imagerie
Un AFM image la topographie de la surface d’un échantillon en balayant le cantilever sur une région d’intérêt. Les caractéristiques soulevées et abaissées sur la surface de l’échantillon influencent la déflexion du cantilever, qui est surveillée par le PSPD. En utilisant une boucle de rétroaction pour contrôler la hauteur de la pointe au-dessus de la surface – ce qui permet de maintenir une position laser constante – l’AFM peut générer une carte topographique précise des caractéristiques de la surface.