Identification des propriétés structurales et chimiques de surfaces
La spectroscopie d'absorption des rayons X (XAS) et la microscopie à sonde à balayage (SPM) sont les deux techniques servant à étudier respectivement la composition élémentaire et la nanostructure de surface. La XAS repose sur le rayonnement synchrotron particulièrement brillant (intense et focalisé). Les rayons sont absorbés par les électrons en atomes ou molécules, entraînant un changement dans leurs niveaux d'énergie. L'absorption produit ce que l'on appelle un spectre spécifique selon la composition chimique de la structure (comme une empreinte digitale), fournissant ainsi des informations précieuses sur les éléments chimiques qui la composent. La SPM utilise une sonde plutôt qu'un faisceau d'électrons ou de photons pour donner une image des surfaces nanostructurées, voire même des cartes tridimensionnelles (3D) de ces surfaces. La SPM englobe notamment la microscopie à effet de tunnel à balayage (STM), la microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie optique à balayage en champ proche (NSOM). Des chercheurs européens ont cherché à combiner les capacités XAS et SPM dans un seul instrument dans le cadre du projet X-TIP. Deux types de pointe de sonde ont été utilisés: des embouts en métal pour la détection d'électrons et en fibres de quartz pour la détection de photons optiques. Afin d'éviter toute interférence et interaction entre le faisceau de rayons X et la pointe de sonde de détection, les chercheurs ont recouvert l'embout métallique nu d'une épaisse couche isolante. La base du système comprenait un microscope multi-têtes à sonde locale combinant les techniques STM, AFM et NSOM et intégré à un rayonnement synchrotron à base de rayons X focalisé sur la zone explorée par la pointe de la sonde. Le système pouvait ainsi offrir trois fonctionnalités différentes, à savoir XAS-STM, XAS-AFM et XAS-NSOM. Les techniques et l'instrumentation X-TIP ont fourni un prolongement naturel à la SPM permettant d'obtenir des informations structurales détaillées, une meilleure sensibilité chimique, une reconnaissance de la morphologie et une capacité de nano-manipulation avec un seul instrument. Au regard de l'importance croissance de la recherche et développement (R&D) en nanotechnologies et nanodispositifs, l'instrumentation X-TIP a le potentiel de dynamiser fortement le domaine des nanosciences et d'apporter des avantages économiques appréciables au secteur sciences et ingénierie de l'UE.
