Qu'est-ce qu'un microscope à effet tunnel?
Le microscope à effet tunnel (STM) est un type novateur de microscope qui, au lieu d'utiliser une lumière réfléchissante comme les microscopes optiques classiques, utilise un effet tunnel tunnel quantique entre un échantillon et une pointe de sonde pour imager la surface. Les résolutions obtenues par un STM peuvent atteindre une résolution latérale de 0,1 nm et une résolution de profondeur de 0,01 nm. Ceci est quelques fois supérieur aux résolutions pouvant être atteintes avec les meilleurs microscopes électroniques.
Un STM peut fonctionner dans une variété d'environnements: outre le très haut vide, il fonctionne également dans des environnements saturés d'eau, d'air, etc. Cela rend le microscope très flexible. Cependant, la surface doit être très propre et la pointe du STM très tranchante, ce qui pose des problèmes pratiques en imagerie. Les STM ont été développés par Gerd Binnig et Heinrich Rohrer en 1981. En 1986, ils ont remporté un prix Nobel de physique pour leurs travaux sur les STM.
Une astuce STM est si tranchante qu'elle ne contient qu'un seul atome. Lorsque la pointe est "terne" et se compose de deux atomes plutôt que d'un seul, cela conduit à des images plus floues. Le défi de créer des pointes suffisamment précises a conduit les chercheurs à explorer l’utilisation des nanotubes de carbone en tant que pointes STM, car ils sont très rigides et faciles à produire. La pointe est parfois appelée "stylet" et une combinaison de platine et d'iridium fait partie des matériaux de pointe les plus utilisés.
Comme beaucoup d'autres microscopes, un amortissement avancé des vibrations est souvent nécessaire pour créer un STM utile. Les systèmes les plus anciens utilisaient des systèmes de lévitation magnétique, bien que les systèmes à base de printemps soient aujourd'hui les plus populaires. Peu de temps après que les STM soient devenues bien connues, un élève du secondaire a pu en créer un brut en utilisant seulement environ 100 dollars US (USD) de matériel. Un oscilloscope a été utilisé comme écran d'imagerie.
La pointe d'un STM est guidée par un cristal "piézo" ou piézoélectrique, qui se courbe de manière réduite mais très prévisible en réponse à un champ électrique. Dans un STM, le mouvement de la pointe est entièrement contrôlé par ordinateur.