B. Comment s'en servir?
A/ Le microscope à effet tunnel
Présentation :
La microscopie par effet tunnel est une technique d'imagerie qui permet d'atteindre la résolution du millionième de millimètre (ou nanomètre) et de distinguer ainsi les atomes à la surface d'un objet
Cet instrument a été développé par Gerd Binnig et Heinrich Röhrer au début des années 80 au laboratoire de recherche IBM en Suisse. Les deux inventeurs ont été récompensés par le prix Nobel de physique en 1986 pour cette invention révolutionnaire.
Le microscope à effet tunnel est couramment prénommé STM pour Scanning Tunneling Microscope en anglais.
Fonctionnement :
Ce microscope utilise une pointe métallique constituée de quelques atomes et qui va survoler la surface du matériau. En même temps, on fait passer un courant d'environ 1 volt entre la pointe et l’échantillon. La pointe balaye la surface aller-retour et enregistre les variations du courant c'est à dire les variations de la distance entre la pointe et la surface. Ensuite, on va reconstruire par ordinateur les reliefs enregistrés côte à côte de tous les profils obtenus. En les reliant par un maillage, on obtient l'image de la surface à laquelle on va rajouter un code couleur pour différencier chaque hauteur.
B/ Déplacer les atomes
En 1990, le chercheur Donald Eigler d'IBM, se rend compte que le miscrocope à effet tunnel peut aussi agir sur les atomes. La pointe du microscope, si on l'approche suffisamment de la surface, va attirer l'atome présent et il va se coller a la pointe. En appliquant une force contraire, il va se déposer la où on le souhaite, un par un.
On sait fabriquer une allumette à partir d'un arbre, mais imaginez que demain on puisse la construire atome par atome. Cette image illustre les deux voies complémentaires dans le développement des nanotechnologies :
Avec la voie descendante ou miniaturisation (technique du top-down,) on "découpe" ou sculpte , en quelque sorte, les objets existants pour réduire leur taille. La microélectronique devient ainsi la nanoélectronique.
A l'inverse, la voie ascendante (technique du "bottom-up") consiste à fabriquer des nanostructures en assemblant les briques élémentaires (atomes ou molécules) une par une. L'électronique peut ainsi devenir moléculaire.