Microscope à force atomique
Le microscope à force atomique (ou AFM pour atomic force microscope) est un dérivé du microscope à effet tunnel, qui peut servir à visualiser la topologie de la surface d'un échantillon ne conduisant pas l'électricité.
Il s'agit, pour simplifier, d'un palpeur, d'une pointe qui suit la surface de l'objet. La pointe balaie (scan) la surface à représenter, un ordinateur enregistre la hauteur de la pointe et peut ainsi en reconstituer la surface.
La résolution de l'appareil est la taille de la pointe. Le problème des pointes très fines, c'est qu'elles cassent facilement. Il faut donc que la pointe reste au-dessus de la surface sans la toucher, mais qu'elle suive pourtant le relief. On utilise pour cela les forces d'attraction et de répulsion entre les atomes.
Les atomes ont souvent tendance à s'attirer ; lorsque l'affinité des atomes est proche, ils se lient pour former une molécule ou un cristal, mais dans la plupart des cas, cette attraction est très faible et n'est perceptible qu'à très faible distance. à€ l'inverse, lorsqu'ils sont très proches, les atomes se repoussent (la fusion nucléaire nécessite des pression énormes pour vaincre cette répulsion). Il y a donc une sorte de "distance d'équilibre", si les atomes s'éloignent, une force les rappelle, et s'ils se rapprochent, une force les repousse.
On utilise donc cette attraction/répulsion entre l'échantillon et la pointe sondeuse. La pointe est montée sur un levier flexible et réfléchissant. Un rayon laser se réfléchit sur le levier. Si le rayon laser dévie, c'est que le levier s'est infléchi, donc que la pointe s'est approchée ou éloignée de la surface de l'objet.
Ainsi, on fait bouger l'échantillon sous la pointe avec un mouvement de balayage, et on ajuste la hauteur de la pointe pour garder une déviation constante du rayon laser. Ceci permet de suivre le relief de la matière sans la toucher. En enregistrant la hauteur de la pointe en fonction de la position de l'échantillon, on peut reconstituer le relief par ordinateur.
La technique sert à visualiser le relief d'une surface avec une résolution approchant le nanomètre, cependant, la surface "visualisée" est de très petite dimension (de l'ordre de quelques μm à 150 μm maximum).
Mais souvenons-nous que l'on a une image de synthèse, pas une "photographie" des atomes.
