Le Microscope à Force Atomique (AFM), qui utilise une sonde à pointe fine pour balayer des surfaces à l'échelle atomique, sera bientôt complété par un capteur chimique. Cela implique l'utilisation d'un porte-à-faux AFM creux, à travers lequel un liquide - en l'occurrence du mercure - est passé sous pression. La gouttelette de mercure à la pointe agit comme un capteur. Ce stylo plume microscopique a été développé par des chercheurs de l'Institut MESA+ de nanotechnologie de l'Université de Twente.

Le porte-à-faux d'un AFM a une pointe fine qui peut être utilisée pour cartographier des surfaces à l'échelle nanométrique. Les mouvements de la pointe sont surveillés à l'aide de la lumière laser réfléchie par le cantilever. Si vous pouviez fabriquer un cantilever creux et y faire passer un liquide, comme cela arrive dans un stylo-plume, alors vous pourriez faire d'une pierre deux coups. En plus de cartographier les surfaces, vous pouvez également l'utiliser pour effectuer des mesures très localisées de la concentration de produits chimiques spécifiques. Ce concept a été imaginé par le Dr Peter Schön, un chercheur qui dirige l'orientation stratégique de recherche « Enabling Technologies » à MESA+

Le liquide choisi était du mercure, car il a les propriétés idéales à cet effet, comme une surface extrêmement propre. Les chercheurs ont créé un porte-à-faux avec un tube microscopique qui le traverse. Le revêtement du tube a des propriétés mécaniques particulières, pour contenir le mercure tel qu'il est pompé sous haute pression (6 bars). En utilisant ce système, il s'est avéré possible de créer une gouttelette parfaite à la pointe. La goutte elle-même est le capteur, de plus, il peut facilement être remplacé in situ par un nouveau capteur - la prochaine gouttelette. Il est également important que le courant électrique ne soit conduit qu'à travers le mercure dans le tube microscopique et non par des parties du porte-à-faux, afin de ne pas affecter le résultat de la mesure. Ce but, trop, a été atteint avec succès.

Un capteur d'une telle sensibilité exquise peut être utilisé pour mesurer les concentrations de produits chimiques spécifiques sur les biomolécules et les biomembranes, par exemple. Il peut également être utilisé en combinaison avec l'AFM, de faire des mesures très localisées de corrosion tout en recueillant d'autres informations sur la surface en question. Cela permet une combinaison particulièrement puissante de méthodes de mesure.

Les détails du mécanisme d'action du stylo-plume ont été récemment publiés dans Chimie analytique . Les chercheurs se concentrent maintenant sur les moyens de combiner cette technique avec une pointe AFM. Ils développent également une technique permettant de libérer efficacement les gouttelettes de mercure usagées pour faire place à un capteur « propre ».