1. Microscopes:
* Microscope à tunneling à balayage (STM): Ce microscope utilise une pointe métallique nette pour scanner la surface d'un matériau. La pointe est ramenée incroyablement près de la surface, et un phénomène quantique appelé "tunneling" permet aux électrons de s'écouler entre la pointe et le matériau. Ce courant est mesuré et utilisé pour créer une image de la surface au niveau atomique.
* Microscope à force atomique (AFM): Semblable à STM, mais utilise un minuscule cantilever avec une pointe pointue pour scanner la surface. La pointe interagit avec les atomes de surface et les plies ou les déviations, qui est mesurée pour créer une image 3D de la surface.
* Microscope électronique à transmission (TEM): Les électrons sont tirés à travers un échantillon mince et leur interaction avec les atomes de l'échantillon crée une image. Cette technique est utilisée pour observer la structure interne des matériaux, y compris la disposition des atomes dans les molécules.
* microscope électronique à balayage (SEM): Un faisceau focalisé d'électrons est scanné à travers la surface d'un échantillon. L'interaction des électrons avec l'échantillon génère des signaux qui fournissent des informations sur la morphologie de surface, la composition et d'autres propriétés de l'échantillon. Cette technique est utilisée pour observer la structure de surface des matériaux à l'échelle nanométrique.
2. Spectroscopie:
* diffraction des rayons X (xrd): Cette technique utilise la diffraction des rayons X par les atomes dans un réseau cristallin pour déterminer la disposition des atomes et l'espacement entre eux. Cela fournit des informations sur la structure et les propriétés des cristaux et des matériaux.
* Spectroscopie électronique: Cette méthode utilise des électrons pour sonder la structure électronique des atomes et des molécules. Différents types de spectroscopie électronique, tels que la spectroscopie photoélectronique aux rayons X (XPS), la spectroscopie électronique au tarif (AES) et la spectroscopie de perte d'énergie électronique (anguilles), fournissent des informations sur la composition chimique, les états électroniques et la collage des matériaux.
* Résonance magnétique nucléaire (RMN): Cette technique utilise des champs magnétiques pour aligner les noyaux des atomes, puis sonde leurs interactions entre elles. La RMN est utilisée pour étudier la structure des molécules, la dynamique des atomes dans les molécules et les propriétés des matériaux.
3. Autres techniques:
* spectrométrie de masse: Cette technique est utilisée pour mesurer le rapport masse / charge d'ions, qui peut être utilisé pour identifier et quantifier les différents atomes et molécules présents dans un échantillon.
* Accélérateurs de particules: Ces dispositifs accélèrent les particules chargées à des énergies très élevées, ce qui leur permet de sonder la structure de la matière à de très petites échelles. Cela comprend des expériences impliquant des atomes et leurs constituants.
Ce ne sont que quelques-uns des outils les plus courants utilisés par les scientifiques pour observer les atomes. L'outil spécifique utilisé dépendra du type d'informations recherchées et de la nature de l'échantillon étudié.
Il convient de noter que l'observation directe des atomes individuels reste difficile. La plupart des techniques fournissent des informations sur le comportement collectif de nombreux atomes ou des preuves indirectes sur leur structure et leurs propriétés. Cependant, les progrès technologiques améliorent continuellement la capacité des scientifiques à sonder le monde atomique avec une plus grande précision et détail.
