ARCHIVÉ - Pointure ultra fine

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Le 06 novembre 2006— Ottawa (Ontario)

Les chercheurs de l'Institut national de nanotechnologie (INN) du CNRC ont créé la pointe la plus fine jamais réalisée, une pointe de l'épaisseur de l'atome!

Avec une extrémité d'un atome, l'aiguille en question servira de sonde aux microscopes à effet tunnel (MET). Elle est l'oeuvre de MM. Mohamed Rezeq, Jason Pitters et Bob Wolkow, dont l'article décrivant ces travaux a récemment été publié dans le Journal of Chemical Physics.

La recherche à l'INN : un travail d'équipe

À l'instar de la plupart des groupes de l'INN, l'équipe à qui l'on doit ce succès se composait de chercheurs du CNRC et de l'Université de l'Alberta. En effet, Bob Wolkow, chercheur principal à l'INN, enseigne la physique à l'université et est un ancien du CNRC. Jason Pitters est lui-même agent de recherche du Conseil à l'INN, tandis que Mohamed Rezeq poursuit des études post-doctorales.

Une technique de fabrication pointue pour les sondes

Naguère encore, les sondes MET avaient une pointe de quelques nanomètres (le nanomètre est un millionième de millimètre) faite d'un unique cristal, ce dernier résultant souvent lui-même d'un accident de la nature. Aucune méthode fiable ne permettait la fabrication de pointes aussi fines. La technique élaborée par l'équipe de l'INN est la première à autoriser une production bien contrôlée de pointes extrêmement acérées dont le rayon de courbure est inférieur au nanomètre – ce qui en fait les sondes les plus fines jamais réalisées.

La pointe est en tungstène, métal très dur au point de fusion extrêmement élevé. On s'en sert en microélectronique, comme filament dans les ampoules et pour les alliages très robustes des outils de coupe et de forage.

Créer une pointe si minuscule n'est pas aisé. C'est qu'à d'aussi petites dimensions, l'agencement des atomes de tungstène est très instable. Ces derniers peuvent changer de position. « On ne peut les contraindre à prendre la forme d'une pointe, explique M. Wolkow. Essayez d'empiler du sable : les grains s'écoulent sur les côtés et le tas s'arrondit. Les atomes métalliques ont le même comportement. »

Un revêtement d'azote de l'épaisseur d'un atome près de l'extrémité de la pile de tungstène stabilise la pointe de forme pyramidale. Ainsi enduite, la pointe est stable et résiste à une température de 900 °C ainsi qu'à la pression atmosphérique normale une journée entière.

Vers des sondes microscopiques plus performantes

La microscopie à effet tunnel suppose le balayage d'une surface par une sonde électrique qui détecte le courant passant entre sa pointe et la surface en question. Les scientifiques visualisent donc la densité électronique de l'objet en train d'être examiné.

Les nano-pointes ont franchi avec succès les tests des applications MET. On pourra éventuellement s'en servir pour d'autres techniques de microscopie, y compris les microscopes à force atomique ou magnétique, et n'importe quelle méthode faisant appel aux sondes à balayage. La nouvelle sonde pourrait aussi devenir une source d'électrons pour les microscopes électroniques à balayage et à transmission.

M. Wolkow croit que la nouvelle sonde pourrait rehausser la performance des microscopes électroniques à balayage et à transmission. « Cela équivaudrait à transformer une voiture banale en bolide de course en remplaçant simplement ses bougies. On prendrait un microscope électronique ordinaire, le doterait d'une de ces pointes et obtiendrait instantanément un appareil doté d'un meilleur pouvoir de résolution. »


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L'équipe de pointe de l'INN : M. Rezeq (assis) en compagnie de MM. Pitter et Wolkow (de gauche à droite)
L'équipe de pointe de l'INN : M. Rezeq (assis) en compagnie de MM. Pitter et Wolkow (de gauche à droite)

Renseignements : Relations avec les médias
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613-991-1431
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