Microscopie - FUN-MOOC · 2017. 3. 7. · Copyright © 2017, COMUE Paris-Saclay / Université...
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Microscopie Quelles microscopies pour
explorer le nanomonde Odile Stephan
Professeur des universités Université Paris-Sud / CNRS
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Quelles microscopies pour explorer le nanomonde?
2 voies pour sonder le nanomonde
jusqu’à l’échelle de l’atome ➡ Microscopie électronique (à balayage et en transmission)
➡ Microscopie en champ proche (microscopie STM et AFM)
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“Supermicroscopies”: une conséquence de l’avènement de
la Physique Quantique
Un nouveau concept physique La dualité onde / corpuscule
Postulat de de Broglie (1924):
λ =
hp
h : constante de Planck p: quantité de mouvement
Longueur d’onde:
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Manifestation de la dualité onde-corpuscule
http://www.toutestquantique.fr/ La physique autrement: www.vulgarisation.fr/
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Manifestation de la dualité onde-corpuscule
http://www.hitachi.com/rd/portal/research/em/movie.html Expérience: A. Tonomura (1989)
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Conséquences de la dualité onde-corpuscule (1)
L’electron se comporte comme une onde. Analogies avec des ondes lumineuses (photons) pour concevoir des microscopes électroniques.
source échantillon
image diffraction
Lentilles (système optique)
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ClairementrésoluClairementirrésolu
AucritèredeRayleigh
Objet:2pointsdistantsded
d
ImageparunsystèmeopKque
d d
Système optique: pourquoi utiliser des électrons?
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ClairementrésoluClairementirrésolu
d~λd>λd<λ AucritèredeRayleigh
Objet:2pointsdistantsded
d
ImageparunsystèmeopKque
d d
LimitaKonfondamentaleparladiffracKon!!!
Système optique: pourquoi utiliser des électrons?
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Solutions ?
Diminuerλ !
Microscopie optique
Photons (visibles) λ = 500 nm
Electrons (accélérés) λ = quelques pm
Microscopie électronique
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S’affranchir du système optique!
Microscopie de champ proche
Solutions ?
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Conséquences de la dualité onde-corpuscule (II): l’effet tunnel
L’electron se comporte comme une onde evanescente lors de la traversée d’une barrière
suffisamment mince
del’ordredunanomètre
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Conséquences de la dualité onde-corpuscule (II): l’effet tunnel
L’electron se comporte comme une onde evanescente lors de la traversée d’une barrière
suffisamment mince
del’ordredunanomètre
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L’effet tunnel pour une nouvelle forme de microscopie
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Les échelles en microscopie
Microscopie électronique et de champ
proche
Cellule Atome Fourmi
ADN
Virus
Bactérie 1 nm 10 nm 100 nm 1 µm 10 µm 100 µm 1 mm 0,1 nm 1 cm
Cheveu
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Crédits
Dualitéonde-corpuscule,www.toutestquanKque.fr,Auteurs:JulienBobroff,Data-Burger2012
Thebuildupofthedouble-slitinterferencepa[ernfromtheHitachiexperiment.DetailsaregiveninTonomura,A.,J.Endo,T.Matsuda,T.Kawasaki,andH.Ezawa,DemonstraKonofsingle-electronbuildupofaninterferencepa[ern.Am.J.
Phys.,57:117--120(1989).(CourtesyofProfessorAkiraTonomura,HitachiLaboratories.)
Imagedesynthèsed'unehétérostructuredesemiconducteursIII-V,accessibleàlapointed'unmicroscopeàeffettunneldansleplancristallographique(110),suiteauclivagedel'échanKllon.,IEMN/CNRSPhotothèque