L'imagerie chimique: une résolution au niveau de l'atome
Pour des chercheurs financés par l'UE, le défi était de combiner une résolution spatiale et temporelle élevée avec une intensité suffisante du faisceau d'électrons, afin de mettre en évidence les mouvements atomiques. Ils ont commencé avec des simulations de faisceaux d'électrons de l'ordre du kilo électronvolts, générés par une photocathode. Dans ce système, un laser est utilisé pour illuminer la photocathode et contrôler la distribution spatiale et temporelle du faisceau. Se basant sur les résultats de la simulation, les chercheurs ont préparé des plans techniques pour la construction d'un diffractomètre d'électrons pour l'IESL (Institute of Electronic Structure and Laser), situé à la Fondation pour la recherche et la technologie d'Hellas, sur l'île de Crète. Le nouvel appareil est constitué d'un canon à électrons de haute intensité avec une photocathode à l'hexaborure de lanthane, d'un laser ultra rapide, et d'un capteur d'imagerie sensible à la position. Le diffractomètre électronique intégré à l'infrastructure de recherche de l'Institut lors du projet GPSDI («Gas phase structural dynamics imaging») permet d'étudier les modifications structurelles en phase gazeuse ainsi que dans des matériaux solides. Parallèlement, les scientifiques ont cherché à utiliser l'UED en combinaison avec d'autres techniques, comme l'ellipsométrie spectroscopique et l'imagerie en coupe. Dans le cas de l'ellipsométrie, les chercheurs ont développé une ellipsométrie spectroscopique multipasse (MPSE) où le faisceau lumineux est reflété plusieurs fois par l'échantillon dans le cadre d'une même mesure. La MPSE autorise ainsi des mesures simultanées et plus sensibles de l'indice de réfraction, du coefficient d'absorption et de l'épaisseur de films très fins, avec des applications possibles dans le secteur des semi-conducteurs. D'autre part, en utilisant des techniques traditionnelles comme l'imagerie de cartographie de la vélocité et l'imagerie en coupe, les chercheurs ont exploré les mécanismes de photolyse du bromure de méthyle et d'autres molécules à l'intérieur et à l'extérieur des clusters. Les résultats ont été décrits dans une série d'articles publiés dans des revues scientifiques renommées. Les recherches du projet GPSDI, menées en collaboration avec des pionniers en France, en Islande, aux Pays-Bas, en Espagne et aux États-Unis, ont ouvert une nouvelle fenêtre sur le monde microscopique. Quand les scientifiques observent avec un regard neuf, ils peuvent voir les choses d'une autre façon.
Mots‑clés
Imagerie, mouvement des atomes, diffraction électronique ultra rapide, faisceaux d'électrons, microscopie, imagerie en coupe, cartographie de la vélocité, dynamique chimique
