La nanotechnologie : vers l'infiniment petit..

La science offre des images étonnantes de structures atomiques, bien trop petites pour êtres visibles à l'aide d'un simple microscope optique. Par quelles techniques parvient-on à discerner de si petits détails ? Jusqu'où peut-on aller dans l'observation de l'infiniment petit ?





Contrairement à un microscope optique, un microscope électronique n'est pas sensible à la lumière qui émane de l'échantillon à analyser. Mais aux électrons qu'il renvoie…

Les électrons remplacent les photons
Le microscope optique utilise une source de photons, la lumière. Un système de lentilles optiques permet de dévier ou focaliser le rayon lumineux qui traverse un fin échantillon. L'image obtenue se forme directement sur la rétine de l'observateur.

Le principe du microscope électronique en transmission (MET) a été crée en 1931. Il utilise, lui, une source d'électrons à la place de la lumière. Au lieu des lentilles optiques, un système de lentilles magnétiques permet de dévier ou focaliser le rayon d'électrons sur l'échantillon à observer. On obtient une image ou un cliché de diffraction suivant où l'on place les détecteurs.

Deux images au choix
Le microscope électronique en transmission a donc deux principaux modes de fonction suivant que l'on obtient une image ou un cliché de diffraction.

En mode image, le faisceau d'électrons traverse l'échantillon. Suivant son épaisseur, sa densité et sa nature chimique, les électrons sont plus ou moins absorbés. A l'aide d'un détecteur, on peut, par transparence, observer une image de la zone irradiée. Ce principe est utilisé notamment en biologie, pour observer des cellules ou des coupes minces d'organes.

En mode diffraction, on utilise le comportement ondulatoire des électrons. Lorsqu'ils rencontrent de la matière organisée (des cristaux), ils sont diffractés, c'est-à-dire déviés dans certaines direction dépendant de l'organisation des atomes. Le faisceau est diffracté en plusieurs petits faisceaux. Suivant leur direction, ceux-ci permettent d'en savoir plus sur la structure du cristal étudié.

La qualité des résultats obtenus dépende de la finesse des échantillons traversés par le faisceau d'électrons. Leur épaisseur doit être de l'ordre de 10 à 100 nanomètres maximum. La limite de résolution du MET est de quelques Ångstroms, soit 10 exp -10 m.