Qu'est-ce que la sonde d'atome?

La sonde atomique est un microscope doté de capacités de résolution permettant de visualiser et d’analyser des objets de taille atomique. Plus précisément, une sonde atomique est utilisée dans le domaine de la science des matériaux, une discipline qui applique les diverses propriétés de la matière à d'autres sciences et au secteur de l'ingénierie. Le dispositif permet aux scientifiques d'étudier la structure moléculaire au niveau atomique et de déterminer les propriétés macroscopiques des matériaux. La physique appliquée, la chimie, les nanosciences et le génie médico-légal utilisent tous l'instrument pour identifier les caractéristiques des composants nécessaires à la recherche.

L'une des facettes importantes du microscope à sonde atomique est son utilisation de la technologie de spectroscopie en temps de vol. Cette technique mesure le laps de temps dans lequel un atome ou d’autres objets doivent parcourir un certain milieu. Il peut également être utilisé avec divers événements énergétiques tels que les ondes électromagnétiques. Le but est de déterminer la vitesse ou la longueur du chemin et de déterminer le débit d’une particule ou d’autres phénomènes. Fondamentalement, un champ électrique est utilisé pour accélérer les ions dans un milieu, capable de mesurer l'énergie cinétique et permettant de trouver la vitesse.

La microscopie ionique de champ est également utilisée dans la sonde atomique comme technique d’analyse. Ceci identifie l'image et la composition des atomes à la surface de la pointe métallique tranchante d'un objet. Le rayon doit être inférieur à 50 nanomètres et placé dans une chambre à vide à pressions extrêmement basses. Un gaz d'imagerie tel que l'hélium ou le néon est introduit, tandis que les températures cryogéniques sont établies. Après l’initiation d’un champ électrique, les ions se chargent positivement et amplifient la composition de la pointe.

Une des formes les plus avancées de cette technologie est la tomographie à sonde atomique. Un détecteur sensible à la position est utilisé dans le processus pour générer des images en trois dimensions. Cette amélioration de la technique, utilisant des impulsions laser, peut être utilisée pour visualiser les composants d'autres matériaux que les métaux. Certains matériaux semi-conducteurs tels que le silicium ou d'autres matériaux isolants peuvent être analysés à l'aide de cette méthode de la technologie de la sonde atomique.

La sonde atomique a été principalement conçue par le physicien allemand Erwin Wilhelm Muller en 1967. D'autres scientifiques, tels que JA Panitz et S. Brooks McLane, ont développé le concept à l'époque. Cependant, ce n’est que lors de la commercialisation de la sonde à atomes pulsés au laser en 2005 que la technologie est devenue très répandue dans les domaines de la science des matériaux.