Nouvelles approches pour la nano-caractérisation, et la micro- et nano-robotique par sondes locales

• Main Author: Polesel, Jérôme
• Language: fra
• Published: Université de Versailles-Saint Quentin en Yvelines 2012
• Subjects: [PHYS:PHYS:PHYS_CHEM-PH] Physics/Physics/Chemical Physics; [PHYS:PHYS:PHYS_CHEM-PH] Physique/Physique/Chimie-Physique; Physique des surfaces; sondes locales; AFM; Instrumentation; Physico-Chimie; Biocapteurs; protéines
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00845307; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/84/68/15/PDF/HDR_J-POLESEL_16072013.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/84/68/15/ANNEX/presentation_HDR_J-POLESEL_02102012.pdf

Le développement de la microscopie à effet tunnel (Scanning Tunneling Microscopy, STM), et ensuite de la microscopie à force atomique (Atomic Force Microscopy, AFM), dans les années 80 a représenté la percée la plus significative des nanosciences, sinon leur vrai point de départ. Depuis 1991, la microscopie de force AFM a été exploitée avec succès pour l'étude du monde biologique. La polyvalence de l'instrument a permis l'étude de différents objets biologiques de la protéine isolée aux tissus de cellules dans leur environnement de survie. Récemment, un intérêt croissant est né pour une transition de sondes locales micrométriques vers des sondes nanométriques pour augmenter les taux d'acquisition de données, améliorer la résolution de détection en force et ouvrir la voie à des caractérisations à très haute vitesse. Certaines de ces problématiques de vitesse ont été partiellement résolues avec l'arrivée d'un certain nombre de prototypes de microscope AFM "Ultra-Rapides", mais au détriment d'un faible nombre de pixels et d'une excursion spatiale limitée (< 1 micron) du scanner de balayage. De plus, ces techniques nécessitent l'utilisation de microleviers AFM plus petits que la dizaine de microns pour conserver une haute sensibilité de détection en force avec de hautes fréquences de fonctionnement de l'ordre du megaHertz ou plus. Ainsi, la détection optique conventionnelle par faisceau arrive aujourd'hui à ses limites pour implémenter des sondes dont les dimensions ne sont que de l'ordre de quelques longueurs d'onde. De nouvelles méthodes de détection du mouvement de la sonde AFM, ou même de nouveaux types de sondes AFM doivent donc être mis en œuvre et optimisés pour la prochaine génération d'instruments à sonde locale. Dans ce contexte, un panorama de travaux apportant des réponses à ces nouvelles problématiques de caractérisation, de manipulation, et de fabrication aux échelles micro- et nanométriques aux moyens de nouveaux instruments à sondes locales sera exposé dans ce manuscrit.