Microscopie révolutionnaire : une nouvelle procédure découvre des structures cachées !

Microscopie révolutionnaire : une nouvelle procédure découvre des structures cachées !

Une équipe de recherche de Université de Munster a développé des procédures médicales innovantes pour l’examen des matériaux. Sous la direction du professeur Anika Schlenhoff et du Dr Maciej Bazarnik, une méthode de mesure améliorée en microscopie à effet tunnel (RTM) a été testée. L'accent est mis sur l'analyse structurelle et magnétique de films ultra-minces, en particulier une couche de fer magnétique cachée sous une couche de graphène.

La microscopie à effet tunnel conventionnelle est généralement limitée à la couche atomique supérieure d'un échantillon et utilise des états électroniques situés à la surface de l'échantillon. La nouvelle procédure supprime cependant cette restriction. Cela permet aux chercheurs d’examiner les conditions qui existent devant la surface et au sein de l’échantillon lui-même. Cela ouvre de nouvelles possibilités pour étudier le transfert de charge électronique au niveau d’interfaces cachées.

Innovation technologique grâce à la microscopie à effet tunnel

Le microscope à effet tunnel contient une pointe fine qui se déplace sur l'échantillon. Lorsqu'une tension est appliquée, un courant tunnel mesurable est créé entre la pointe et l'échantillon électriquement conducteur. Cette technique innovante, basée sur l'effet tunnel de la mécanique quantique, permet de créer des images de surfaces avec la même densité d'états électroniques. Les chercheurs rapportent que les états situés devant la surface pénètrent dans l’échantillon et acquièrent des propriétés magnétiques par interaction avec la couche de fer.

La résolution spatiale de la nouvelle méthode permet une analyse détaillée de la couche supérieure et des couches limites sous-jacentes. Ce qui est particulièrement remarquable, c’est qu’il révèle des différences dans la séquence d’empilement vertical des atomes de carbone du graphène par rapport aux atomes de fer. Ces différences spécifiques n’auraient pas pu être décodées à l’aide de la microscopie à effet tunnel conventionnelle, comme le montrent les études.

Le microscope à effet tunnel est utilisé non seulement pour analyser la structure électronique locale, mais également pour effectuer une spectroscopie à effet tunnel, qui analyse les positions énergétiques des états de surface. Wikipédia décrit que les courants tunnel se situent généralement entre 1 pA et 10 nA et dépendent de divers paramètres tels que le travail de sortie des électrons. De plus, des techniques telles que l’isolation thermique, acoustique et mécanique sont nécessaires pour stabiliser la distance pointe-échantillon.

L'importance de la recherche

La présente étude, publiée dans la revue ACS Nano, pourrait avoir des implications considérables pour la science des matériaux et la nanotechnologie. Armin B. et Heinrich Rohrer, les pionniers de cette technologie, sont reconnus pour leurs travaux sur la microscopie à effet tunnel depuis 1986 après avoir remporté le prix Nobel de physique. Leur développement original du microscope à effet tunnel a ouvert la voie à de nombreuses applications innovantes.

La microscopie à effet tunnel s'est imposée comme un outil indispensable en physique et en chimie des surfaces. Elle fournit des informations approfondies sur les processus atomiques et a contribué à illustrer la mécanique quantique, notamment la création et la mesure de corrals quantiques dans les années 1990. Ces derniers développements à l’Université de Münster pourraient repousser encore les limites de ce qui était auparavant possible en nanotechnologie et ouvrir de nouvelles approches de recherche allant au-delà des méthodes analytiques actuelles.