La résolution spatiale des microscopes optiques est limitée à environ la moitié de la longueur d’onde utilisée, mais cette limite a été franchie grâce au développement des microscopes à champ proche (SNOM, pour Scanning Near-field Optical Microscope) qui exploitent l’information contenue par les ondes évanescentes dans la toute proximité de l’objet observé. Cependant, cela n’est possible qu’à la condition que la sonde optique reste très proche de la surface de l’objet, à une distance de l’ordre de quelques dizaines de nanomètres, ce qui limite l’utilisation du SNOM à des études de surface.
Cette limitation risque d’être dépassée avec les récents développements proposés par une équipe de physiciens de UT Austin (Texas) en collaboration avec un chercheur du Max-Planck Institute en Allemagne, qui proposent d’associer au SNOM une "super-lentille" qui permet d’obtenir des images d’objets enterrés en conservant la résolution sub-longueur d’onde offerte par le SNOM. La super-lentille, fabriquée à UT Austin, est constituée d’une membrane de carbure de silicium, un matériau à permittivité négative, dont chacune des faces est recouverte d’une couche de 220 mm d’épaisseur d’oxyde de silicium, qui correspondent au plan objet et image de la lentille. Le côté ‘plan objet’ est constitué d’une fine couche d’or déposée sur la silice dans laquelle on a réalisé des trous de différentes tailles et différents espacements et qui constituent les objets à imager. En scannant la surface de la lentille ligne par ligne à la longueur d’onde de 10.85 micro-m, à laquelle l’effet de super-lentille se manifeste, le SNOM permet d’imager les trous de la couche d’or d’un diamètre aussi petit que 540 nm, soit une taille 20 fois plus petite que la longueur d’onde, alors que l’observation se fait à une distance de 880 nm de la couche d’or, soit à une distance plus de 10 fois supérieure à celle utilisée avec un SNOM traditionnel. De cette manière, le risque d’endommager la pointe ou la surface pendant l’observation est très fortement réduit, et il est possible d’observer des objets enterrés même dans des substrats opaques, puisque le système proposé fonctionne en lumière réfléchie et non transmise. Le choix du matériau pour la super-lentille n’est pas limité au carbure de silicium et des fréquences allant du domaine visible au terahertz pourront être utilisées dans un dispositif similaire fabriqué avec d’autres matériaux.
Cette expérience ouvre ainsi la voie au développement de nouveaux appareils capables d’analyser des nanostructures ou des nano-objets biologiques jusque-là impossible à observer directement avec un SNOM.

Source :

– UT Austin
https://cns.utexas.edu/communications/2006/09/superlens14.asp
– Physorg
https://www.physorg.com/news77463601.html

Rédacteur :

Rémi Delville [email protected] – Roland Hérino [email protected]