Instrument de microscope à effet tunnel

Microscope à effet tunnel (STM), type de microscope dont le principe de fonctionnement est basé sur le phénomène de mécanique quantique dit tunnel, dans lequel les propriétés ondulatoires des électrons leur permettent de «tunneler» au-delà de la surface d'un solide dans des régions de l'espace qui leur sont interdites par les règles de la physique classique. La probabilité de trouver de tels électrons tunnel diminue exponentiellement à mesure que la distance de la surface augmente. La STM utilise cette extrême sensibilité à la distance. La pointe pointue d'une aiguille en tungstène est positionnée à quelques angströms de la surface de l'échantillon. Une petite tension est appliquée entre la pointe de la sonde et la surface, provoquant un tunnel d'électrons à travers l'espace. Au fur et à mesure que la sonde est balayée sur la surface, elle enregistre des variations du courant de tunnelisation, et ces informations peuvent être traitées pour fournir une image topographique de la surface.

La STM est apparue en 1981, lorsque les physiciens suisses Gerd Binnig et Heinrich Rohrer ont entrepris de construire un outil pour étudier la conductivité locale des surfaces. Binnig et Rohrer ont choisi la surface d'or pour leur première image. Lorsque l'image a été affichée sur l'écran d'un moniteur de télévision, ils ont vu des rangées d'atomes précisément espacés et observé de larges terrasses séparées par des marches d'un atome de hauteur. Binnig et Rohrer avaient découvert dans la STM une méthode simple pour créer une image directe de la structure atomique des surfaces. Leur découverte a ouvert une nouvelle ère pour les sciences de la surface, et leur réalisation impressionnante a été reconnue par l'attribution du prix Nobel de physique en 1986.