Pouvoir caractériser la structure d’un matériau ou d’un objet au-dessous de sa surface avec une très bonne résolution spatiale reste un objectif difficile à atteindre avec les moyens disponibles actuellement. Une voie possible est l’utilisation de méthodes faisant appel à des ondes sonores plutôt qu’à la lumière. Les microscopes acoustiques sont d’ailleurs des outils performants qui permettent d’obtenir des images de motifs enterrés dans les composants électroniques, mais leur résolution spatiale reste typiquement dans la gamme des 100 micromètres. Des progrès importants ont été réalisés au cours des trois dernières années avec le développement de microscopes à force ultrasonique, qui couplent l’utilisation d’ondes ultrasonores à un microscope à force atomique, et permettent d’obtenir des images révélant des changements de propriétés élastiques d’un échantillon avec une résolution de 10 nanomètres.
Un nouveau pas en avant vient d’être franchi, avec la technique d’holographie ultrasonore à balayage que viennent de développer les chercheurs de l’équipe du Professeur Vinayak Dravid, à Northwestern University et qui améliore encore la résolution spatiale et la profondeur analysée. Dans leur système, deux ondes acoustiques de fréquences légèrement différentes sont émises depuis la pointe du microscope à force atomique et l’arrière de l’échantillon. L’interférence entre ces deux ondes forme une onde stationnaire acoustique de surface. Si des motifs enterrés sont présents, ils modifient la phase et l’amplitude de cette onde stationnaire, et le cantilever détecte ces variations. En balayant la surface de l’échantillon, on peut ainsi obtenir l’image des objets qui sont responsables des perturbations de l’onde acoustique. Les exemples d’images réalisées par l’équipe aussi bien sur des nanostructures typiques des circuits intégrés que sur des cellules du sang montrent que cette technique est bien adaptée à la caractérisation de divers types d’échantillons, qu’il s’agisse de matériau durs, ou au contraire mous, comme des polymères ou des structures biologiques, ou encore de matériaux hybrides. Son excellente résolution spatiale dans la gamme des 10-100 nanomètres et son caractère non destructif en font certainement une technique d’avenir dans des domaines aussi différents que la biologie ou la physique des dispositifs électroniques.

Source :

Science, Vol 310, 07/10/2005

Rédacteur :

Roland Hérino [email protected]