Microscopie - FUN-MOOC · 2017. 3. 7. · Copyright © 2017, COMUE Paris-Saclay / Université...

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Microscopie Quelles microscopies pour

explorer le nanomonde Odile Stephan

Professeur des universités Université Paris-Sud / CNRS


Quelles microscopies pour explorer le nanomonde?

2 voies pour sonder le nanomonde

jusqu’à l’échelle de l’atome ➡  Microscopie électronique (à balayage et en transmission)

➡  Microscopie en champ proche (microscopie STM et AFM)


“Supermicroscopies”: une conséquence de l’avènement de

la Physique Quantique

Un nouveau concept physique La dualité onde / corpuscule

Postulat de de Broglie (1924):

λ =

hp

h : constante de Planck p: quantité de mouvement

Longueur d’onde:


Manifestation de la dualité onde-corpuscule

http://www.toutestquantique.fr/ La physique autrement: www.vulgarisation.fr/‎


Manifestation de la dualité onde-corpuscule

http://www.hitachi.com/rd/portal/research/em/movie.html Expérience: A. Tonomura (1989)


Conséquences de la dualité onde-corpuscule (1)

L’electron se comporte comme une onde. Analogies avec des ondes lumineuses (photons) pour concevoir des microscopes électroniques.

source échantillon

image diffraction

Lentilles (système optique)


ClairementrésoluClairementirrésolu

AucritèredeRayleigh

Objet:2pointsdistantsded

d

ImageparunsystèmeopKque

d d

Système optique: pourquoi utiliser des électrons?


ClairementrésoluClairementirrésolu

d~λd>λd<λ AucritèredeRayleigh

Objet:2pointsdistantsded

d

ImageparunsystèmeopKque

d d

LimitaKonfondamentaleparladiffracKon!!!

Système optique: pourquoi utiliser des électrons?


Solutions ?

Diminuerλ !

Microscopie optique

Photons (visibles) λ = 500 nm

Electrons (accélérés) λ = quelques pm

Microscopie électronique


S’affranchir du système optique!

Microscopie de champ proche

Solutions ?


Conséquences de la dualité onde-corpuscule (II): l’effet tunnel

L’electron se comporte comme une onde evanescente lors de la traversée d’une barrière

suffisamment mince

del’ordredunanomètre


L’effet tunnel pour une nouvelle forme de microscopie


Les échelles en microscopie

Microscopie électronique et de champ

proche

Cellule Atome Fourmi

ADN

Virus

Bactérie 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm 1 mm 0,1 nm 1 cm

Cheveu


Crédits

Dualitéonde-corpuscule,www.toutestquanKque.fr,Auteurs:JulienBobroff,Data-Burger2012

Thebuildupofthedouble-slitinterferencepa[ernfromtheHitachiexperiment.DetailsaregiveninTonomura,A.,J.Endo,T.Matsuda,T.Kawasaki,andH.Ezawa,DemonstraKonofsingle-electronbuildupofaninterferencepa[ern.Am.J.

Phys.,57:117--120(1989).(CourtesyofProfessorAkiraTonomura,HitachiLaboratories.)

Imagedesynthèsed'unehétérostructuredesemiconducteursIII-V,accessibleàlapointed'unmicroscopeàeffettunneldansleplancristallographique(110),suiteauclivagedel'échanKllon.,IEMN/CNRSPhotothèque

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