De nouvelles techniques ouvrent la voie à une nanophotographie ultra-rapide
Les processus au niveau atomique ne sont pas uniquement minuscules; ils sont souvent extrêmement rapides et par conséquent, difficiles à capter en action. Mais désormais, dans la revue Nature, des scientifiques allemands en collaboration avec des collègues américains présentent des techniques qui nous rapprochent de la production d'un «film atomique». Plus particulièrement, ils ont pu enregistrer des images à intervalles si brefs qu'il est possible d'observer les atomes et les nanostructures en temps réel. Le «film atomique» montrant comment se comportent les atomes au moment crucial d'une réaction chimique pourrait nous permettre de comprendre les processus ne durant qu'une femtoseconde (une femtoseconde correspond à un millionième de milliardième de seconde). Le soutien de l'UE pour les travaux provenait du projet X-RAY PUMP-PROBE («X-ray pump-probe spectroscopies - New tools to study ultrafast surface dynamics»), qui a reçu une subvention sortante Marie Curie d'une valeur approximative de 160 000 euros au titre du septième programme-cadre. Les microscopes optiques traditionnels couramment utilisés pour l'observation de petites particules présentent un problème fondamental lorsqu'il s'agit de résoudre un élément de l'ordre d'un atome. Cette microscopie peut au mieux résoudre des objets d'une largeur d'environ 200 nm - soit environ trois ordres de magnitude plus grands que le diamètre d'un atome. Afin de se rapprocher de l'imagerie sur des échelles de longueur atomique, une approche radicalement différente est requise, la première étape étant de réduire la longueur d'onde de lumière. La longueur d'ondes d'un photon de lumière visible est énorme à l'échelle atomique. La lumière visible couvre environ 400 nanomètres (nm) à 750 nm, et il y a une limite fondamentale - la dénommée limite de diffraction - qui dicte jusqu'à quelle taille un objet peut être résolu à l'aide de photons de ces longueurs d'onde. Les rayons X sont nécessaires pour atteindre une résolution de nanomètre et de sous-nanomètre, et des découvertes spectaculaires et impressionnantes ont été faites en matière de puissance résolvante de microscopie à rayon X ces dernières années. Les scientifiques de l'université de Kiel ont utilisé des flashs de lumière ultra-brefs dans la région spectrale modifiable à rayons X générée par un système laser. Le professeur Michael Bauer de l'université de Kiel explique: «les techniques que nous avons développées nous permettent d'enregistrer des films à processus extrêmement rapides avec beaucoup plus de détails qu'il ... n'était possible avant avec des techniques similaires». «Nous pouvons suivre directement les phases de transition dans des réactions solides et catalytiques sur les surfaces», ajoute le professeur Bauer. Celles-ci ont lieu lorsque, par exemple, les atomes et les molécules interagissent ou lorsque les états des composants électroniques changent. De tels processus ont lieu sur des échelles de durée de femtosecondes. «La quantité d'informations obtenue par nos images au ralenti est vaste», conclut le professeur Bauer. «Nous obtiendrons des renseignements totalement nouveaux sur les propriétés électroniques les plus pertinentes de solides, lesquels sont importants pour une variété de technologies actuelles et futures, par exemple, dans les télécommunications.»Pour de plus amples informations, consulter: Université de Kiel: http://www.uni-kiel.de/index-e.shtml Bourse internationale sortante Marie Curie: http://cordis.europa.eu/mariecurie-actions/oif/home.html Revue Nature: http://www.nature.com/nature
Pays
Allemagne, États-Unis