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Créer une représentation des matériaux à l'échelle nanométrique

Des chercheurs financés par l'UE ont mis au point un nouvel outil pour représenter en 3D à l'échelle nanométrique des structures en-dessous de la surface. Il fonctionne avec de nombreux matériaux et pour divers domaines, comme les sciences de la vie et l'énergie photovoltaïque.

Technologies industrielles

Ces dernières années ont vu apparaître une large variété de techniques de microscopie, capables d'observer des propriétés clés de couches minces diélectriques à l'échelle nanométrique. C'est ainsi que le microscope à force électrostatique, le microscope à balayage et capacitance, et le microscope micro-ondes à balayage, permettent de mesurer la constante diélectrique de couches minces d'oxydes et de polymères, ainsi que de membranes biologiques. Le nouveau microscope micro-ondes volumétrique à balayage (VSMM) peut mesurer la permittivité, la conductivité et la résistivité, avec une résolution nanométrique. Le projet V-SMMART NANO (Volumetric scanning microwave microscopy analytical and research tool for nanotechnology), financé par l'UE, a mis au point un VSMM capable d'examiner in situ la structure 3D intermédiaire de divers matériaux. Le consortium du projet comprenait trois PME, une entreprise de recherche et développement technologique, et trois instituts de recherche. Les partenaires de V-SMMART NANO ont associé leur expertise pour concrétiser cet instrument innovant et le commercialiser. Dans de nombreux domaines, la caractérisation adéquate des matériaux a longtemps été contrariée par l'incapacité de déterminer la répartition spatiale des propriétés électromagnétiques. Le nouveau microscope promet une visualisation 3D sans précédent des propriétés locales, par exemple l'absorption par des cellules de médicaments sous forme de nanoparticules, ou les mécanismes de piégeage dans les cellules solaires. Les chercheurs ont aussi conçu des méthodes sophistiquées pour le calibrage et la traçabilité de l'appareil, afin de garantir la valeur quantitative des mesures par VSMM, et d'optimiser leur exactitude. L'instrument fonctionne grâce à un microscope à balayage de sonde (MBS) à cantilever, il est donc compatible avec les outils conçus pour les MBS. Il peut ainsi caractériser plusieurs types de matériaux à l'échelle nanométrique. Le VSMM positionne l'UE au premier rang d'une nouvelle génération d'outils pour l'imagerie 3D en haute résolution à l'échelle nanométrique. La solution de V-SMMART NANO, capable d'examiner la répartition spatiale des propriétés électromagnétiques des matériaux, est unique parmi les instruments commercialisés comme parmi ceux utilisés dans les laboratoires. Par ses capacités, le microscope VSMM favorisera d'importantes avancées dans des domaines allant des sciences de la vie au photovoltaïque. Il soutiendra la recherche fondamentale et la découverte de matériaux qui serviront de base à une nouvelle génération de nanomatériaux. Vous pouvez visionner une vidéo du projet ici.

Mots‑clés

Échelle nanométrique, imagerie, microscopie, diélectrique, microscope micro-ondes volumétrique à balayage, V-SMMART NANO

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