Des sondes de microscopie à force atomique tout électrique

La microscopie à force atomique (MFA) permet de mesurer les propriétés physiques de la matière avec une résolution à l'échelle nanoscopique. Des chercheurs financés par l'UE ont amélioré à la fois la résolution et la vitesse des systèmes de MFA, ouvrant la voie à un large ensemble d'applications.

Énergie

Les applications actuelles de la MFA vont de l'imagerie d'échantillons biologiques, de virus et d'ADN à l'évaluation de l'orientation atomique des polymères et des cristaux. La MFA permet de saisir des caractéristiques des objets et des surfaces à l'échelle de fractions d'un nanomètre. Les minuscules signaux générés à partir de petites interactions par un cantilever équipé d'une pointe acérée lorsqu'il passe sur la surface d'un échantillon doivent être manipulés avec précaution et magnifiés de manière énorme. Grâce au financement par l'UE du projet FALCON(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) (Fast all-electric cantilever for bio-applications), un consortium international a cherché à augmenter la vitesse de la MFA et étendre ses possibilités d'utilisation. Il a revu la conception de composants électro-optiques et introduit un cantilever tout-électrique sur le marché. En utilisant des résistances à effet tunnel nanogranulaires (NTR) fabriquées avec une technique d'écriture directe sans masque, la nouvelle technologie devrait permettre de surmonter les contraintes de la détection optique. En particulier, le projet FALCON a défini un cycle de fabrication rapide et rentable pour l'intégration de capteurs NTR dans le cantilever au niveau plaquette. L'équipe a effectué des tests complets pour vérifier les performances du cantilever avec NTR et confirmer que les procédés à grande échelle fournissent le même produit de qualité que les essais initiaux en laboratoire. Par ailleurs, avec le développement d'un module de mise à niveau pour les systèmes de MFA existants, ceux qui les utilisent n'auront plus besoin de remplacer leurs systèmes onéreux en place par un modèle tout neuf. La technologie FALCON permet d'améliorer les performances par rapport aux cantilevers conventionnels reposant sur la détection optique pour mesurer la déflection d'un faisceau laser par le cantilever. En supprimant le besoin de lasers, elle offre également une plus grande souplesse d'utilisation dans un éventail d'applications plus vaste. Par exemple, la combinaison de la MFA avec d'autres techniques de microscopie permettra une microscopie corrélée présentant des possibilités de caractérisation uniques à l'échelle nanoscopique.