MICROSCOPIE

Les années 1980 ont vu la naissance et le développement de la microscopie de champ proche, encore appelée microscopie à sonde locale, avec, notamment, les succès du microscope à effet tunnel et du microscope à force atomique. Avec ces nouveaux instruments, l'objet est analysé point par point par balayage d'une sonde locale, une pointe très effilée, placée à quelques distances atomiques de sa surface. L'image obtenue est une cartographie d'une grandeur physique caractéristique de l'objet sondé. Ces nouveaux microscopes sont caractérisés par l'absence d'une optique de transmission ; ils échappent donc aux limitations inhérentes à ces composants optiques.

En configuration de champ proche, l'amplitude de la grandeur physique détectée décroît fortement quand la sonde s'éloigne de l'échantillon. Cela assure un excellent pouvoir de résolution à ce type de microscopie. En particulier, cela permet d'échapper au critère de Rayleigh, lié, lui, à la propagation, et de percevoir des détails de dimension bien inférieure à la longueur d'onde du rayonnement utilisé. L'image possède donc une très haute résolution, car la détection s'effectue très près du lieu d'émission, et c'est la taille utile de la sonde locale qui fixe la résolution. L'image peut ainsi révéler, selon l'interaction choisie, soit une topographie de la surface, soit une cartographie électronique, chimique, magnétique ou optique.

C'est la réalisation, en 1982, d'une expérience, prévue dès la fin des années 1920 comme la conséquence de la mécanique quantique, qui est à l'origine du développement de ces nouvelles microscopies. Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, deux chercheurs des laboratoires I.B.M. Zürich, observent une manifestation directe de l'effet tunnel : un courant d'électrons entre deux électrodes métalliques séparées de quelques nanomètres dans le vide. Ils mesurent la dépendance exponentielle du courant en fonction de la distance qui sépare les électrodes.

Un microscope à balayage (le microscope à effet tunn [...]