Qu'est-ce que microscope à effet tunnel ?

Le microscope à effet tunnel (STM, Scanning Tunneling Microscope en anglais) est un appareil scientifique utilisé pour observer et manipuler la surface des matériaux à l'échelle atomique. Il a été inventé en 1981 par les physiciens suisses Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui ont par la suite reçu le prix Nobel de physique en 1986 pour cette découverte.

Le fonctionnement du microscope à effet tunnel repose sur le phénomène quantique appelé effet tunnel. Selon la mécanique quantique, une particule, telle qu'un électron, peut passer à travers une barrière énergétique même si elle n'a pas assez d'énergie pour la franchir, en utilisant le principe de superposition des états quantiques. Dans le cas du microscope à effet tunnel, un courant électrique faible (de l'ordre de quelques nanoampères) est appliqué à une fine pointe métallique (la sonde) située juste au-dessus de la surface du matériau à étudier.

Lorsque le courant passe à travers le minuscule espace (de l'ordre de l'angstrom) entre la pointe et la surface du matériau, il se produit un échange d'électrons par effet tunnel. Ce courant tunnel dépend de la distance entre la pointe et la surface, ainsi que des propriétés électroniques de la surface elle-même. En mesurant le courant tunnel, on peut obtenir une image de la surface du matériau à l'échelle atomique.

Le microscope à effet tunnel permet une résolution extrêmement fine, permettant de visualiser des atomes individuels sur une surface. Il offre également la possibilité de manipuler les atomes et les molécules à l'échelle nanométrique, en utilisant la pointe du microscope pour pousser, tirer ou déplacer des atomes individuels. Cette capacité a ouvert de nouvelles perspectives dans le domaine de la nanotechnologie et de la manipulation des matériaux à l'échelle atomique.

En plus de la résolution atomique, le microscope à effet tunnel peut également fournir des informations sur les propriétés électroniques des matériaux, telles que la conductivité ou la structure de bande électronique. Il est utilisé dans de nombreuses disciplines scientifiques, y compris la physique, la chimie et la biologie, pour étudier une large gamme de matériaux, des métaux aux matériaux biologiques complexes.

En résumé, le microscope à effet tunnel est un outil puissant permettant de visualiser et de manipuler la matière à l'échelle atomique. Son invention a révolutionné le domaine de la nanotechnologie et a ouvert de nouvelles perspectives de recherche dans différents domaines scientifiques.

Catégories