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Combined SIMS-SFM Instrument for the 3-Dimensional Chemical Analysis of Nanostructures

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Analyser les nanostructures en 3D

Il est essentiel de caractériser de nouveaux matériaux pour mettre au point de nouveaux appareils. Une nouvelle technologie qui fournit simultanément des informations structurelles et chimiques à haute résolution devrait permettre de faire progresser de manière significative la conception des nanomatériaux.

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Comprendre les propriétés des nanomatériaux nécessite du matériel dont la résolution, la sensibilité, la précision et même le type d'informations fournis dépassent bien souvent ceux des technologies qui sont disponibles. Cela est vrai pour pratiquement tous les domaines, de l'électronique grand public à la biomédecine en passant par l'énergie et bien d'autres secteurs. La microscopie à force de balayage (MFB) permet de fournir des informations détaillées sur les structures avec une résolution latérale exceptionnelle jusqu'à l'échelle atomique, sans toutefois pouvoir fournir d'informations chimiques. Les techniques d'analyse chimiques qui utilisent des faisceaux d'électrons, de photons ou d'ions, tels que la spectroscopie de masse d'ions secondaires (SIMS) à mesure de temps de vol, sont limitées par une résolution et une sensibilité insuffisantes pour analyser les nanostructures. Des scientifiques ont combiné ces techniques dans un instrument unique dans le cadre du projet 3D NANOCHEMISCOPE («Combined SIMS-SFM instrument for the 3-dimensional chemical analysis of nanostructures»), qui était financé par l'UE. Pour la première fois, les scientifiques peuvent disposer simultanément d'informations complémentaires sur la structure et la chimie des surfaces à l'échelle nanométrique. Le système du projet 3D NANOCHEMISCOPE comporte un module de haute précision à cinq axes (positionnement xyzrt incluant des coordonnées cartésiennes, la rotation et la translation) qui peut permettre de positionner l'échantillon et de le maintenir en place rapidement et avec précision. Le matériau à l'échelle nanométrique est retiré couche par couche de manière contrôlée grâce à des techniques de pulvérisation. La MFB modifiée à haute résolution mesure la topographie des surfaces à différentes profondeurs, alors que la SIMS à mesure de temps de vol avec résolution latérale jusqu'à 16 nanomètres (nm) et sensibilité améliorée fournit des informations chimiques. En outre, le profilage en profondeur est possible sans provoquer de dommages dus aux rayonnements et sans perdre les informations moléculaires qui en résultent, comme cela est courant avec d'autres techniques de pulvérisation. Le logiciel permet de calculer une représentation en 3D de l'ensemble des espèces chimiques présentes. Le nouveau projet 3D NANOCHEMISCOPE constitue une percée majeure dans le domaine du profilage en profondeur des matériaux organiques avec une polyvalence sans précédent pour les matériaux tels que les films organiques minces et les nanostructures organiques. Ces matériaux sont d'une importance capitale dans des applications répandues, notamment les capteurs, les biotechnologies et l'optoélectronique. Ce projet devrait par conséquent avoir des répercussions importantes sur la compétitivité de l'économie européenne dans divers secteurs du marché et permettre d'offrir à l'UE une place de choix dans les domaines de la mesure et de la caractérisation à l'échelle nanométrique.

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