Actuellement, les microscopes à force atomique (AFM) sont l'un des outils les plus utilisés pour l'imagerie, mesure, et manipuler la matière à l'échelle nanométrique. L'un des composants clés d'un AFM est un oscillateur à micro-échelle, qui scanne les caractéristiques topographiques d'un échantillon. Malheureusement, cependant, la fabrication d'oscillateurs microscopiques est un processus complexe et coûteux.

Dans un nouvel article publié dans Nanotechnologie , une équipe de chercheurs du Laboratoire de Physique Statistique de l'École Normale Supérieure, CNRS, à Paris, ont démontré qu'un diapason en aluminium de 7 centimètres de long peut remplacer l'oscillateur micrométrique d'un AFM, et toujours produire des images de résolution nanométrique et de qualité égale.

"Par analogie, sentir une rugosité de 100 nm avec un instrument de 7 cm de long, c'est comme sentir l'épaisseur d'un virus sous l'antenne de la tour Eiffel, », a déclaré le coauteur Antoine Niguès à l'École normale supérieure Phys.org . "De plus, l'utilisation de ce grand diapason réduit considérablement les coûts de fabrication de l'AFM et simplifie grandement son utilisation."

En outre, l'AFM modifié, que les chercheurs appellent « MicroMegascope, " peut imager des objets immergés dans un liquide sans perte de qualité, et sans nécessiter aucun réglage. C'est un gros avantage par rapport aux AFM conventionnels, qui souffrent d'une qualité d'image réduite et nécessitent des sondes alternatives pour fonctionner dans des environnements liquides.

Depuis que l'AFM a été inventé au milieu des années 80 par les scientifiques d'IBM Gerd Binnig, Calvin Quate et Christoph Gerber, il est devenu un outil de laboratoire standard avec une grande variété d'applications, de la matière condensée à la matière biologique. Un AFM crée une carte topographique de la surface d'un objet en balayant le micro-oscillateur sur la surface. Lorsque le micro-oscillateur s'approche de la surface, les forces d'interaction entre sa pointe et l'échantillon induisent des changements dans le mouvement mécanique de l'oscillateur. En mesurant ces changements, la topographie de l'échantillon peut être reconstruite avec une résolution à l'échelle nanométrique.

Le MicroMegascope fonctionne à peu près de la même manière qu'un AFM conventionnel, sauf qu'il utilise un diapason centimétrique comme oscillateur. Le diapason relativement grand, qui a une pointe pointue en tungstène collée à l'extrémité d'une dent, se comporte essentiellement comme un système masse-ressort. Un accéléromètre collé sur une dent mesure l'accélération du diapason, qui est directement proportionnelle à son amplitude d'oscillation. Les chercheurs ont démontré que, malgré la grande taille et la masse du diapason, les images obtenues par le MicroMegascope ont une qualité comparable à celles obtenues par les AFM classiques, sans les formidables défis de fabrication.

Les chercheurs espèrent que, à l'avenir, le MicroMegascope étendra encore la polyvalence des AFM. En raison de la plus grande taille de l'oscillateur, il est possible de fixer non seulement des pointes nanométriques mais aussi, par exemple, pointes sphériques macroscopiques. En outre, l'oscillateur a une plus grande stabilité, ainsi que la capacité de fonctionner dans des environnements liquides à haute viscosité. Toutes ces capacités peuvent ouvrir les portes à de nouvelles applications d'imagerie.

"Nous utilisons déjà le MicroMegascope pour sonder les forces fondamentales à l'échelle nanométrique et mesurer leur impact à l'échelle macroscopique, ", a déclaré Niguès.

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