C’est ce qu’on appelle une mesure active, mais ce n’est pas la seule system pouvant être utilisée. Des chercheurs japonais ont développé une nouvelle forme de microscopie capable de sonder les détails de la floor d’un objet, comme la distribution du réseau d’un matériau et les températures électroniques, avec une précision à l’échelle nanométrique.
Les ondes évanescentes sont des ondes électromagnétiques de courte durée qui ne transportent pas d’énergie, un peu comme les ondulations à la surface d’un matériau. Ils peuvent être créés lorsque la lumière interagit avec la surface area, mais peuvent également être générés thermiquement. Toute matière contient de l’énergie et émet de la chaleur, et des fluctuations de chaleur localisées dans un matériau peuvent brièvement créer de fortes ondes évanescentes. La clé de cette nouvelle forme puissante de microscopie, développée par des chercheurs de l’Institut des sciences industrielles de l’Université de Tokyo, réside dans la détection passive de ces ondes.
« La microscopie optique à balayage en champ proche, utilisant un rayonnement électromagnétique diffusé, est l’une des methods les as well as couramment utilisées pour examiner les propriétés des matériaux à l’échelle nanométrique », explique l’auteur principal Ryoko Sakuma. Grâce aux longueurs d’onde infrarouges thermiques, l’équipe peut observer des détails indétectables par d’autres moyens. « Notre nouvelle technique utilise la détection passive du rayonnement émis par l’objet lui-même, de sorte que la surface n’a besoin d’aucun éclairage. »
À l’aide de leur instrument prototype, les chercheurs ont examiné les ondes évanescentes excitées thermiquement générées dans deux matériaux diélectriques : le nitrure d’aluminium et le nitrure de gallium. La faible diffusion, imprévue, peut être observée dans une bande d’absorption appelée bande de Reststrahlen. C’est la première fois qu’un tel phénomène est observé sans exposition lumineuse. Additionally critical encore, leur analyse spectroscopique a montré que seules les ondes polaritoniques (c’est-à-dire les ondes provoquées par la résonance des phonons de surface) existent dans la bande de Reststrahlen, malgré les prédictions théoriques selon lesquelles ces ondes polaritoniques seraient accompagnées d’une grande quantité de fluctuation thermique. Ces résultats nous aident à comprendre les ondes évanescentes excitées thermiquement dans cette bande et jettent les bases d’un modèle de détection passive amélioré pour identifier les matériaux diélectriques.
L’équipe souhaite développer davantage cette technologie. « Notre instrument est le seul au monde capable d’observer des distributions de température à l’échelle nanométrique sur des surfaces en utilisant des longueurs d’onde térahertz. » explique l’auteur principal, Yusuke Kajihara. La gamme de longueurs d’onde térahertz begin dans l’infrarouge moyen, d’environ 10 µm, s’étendant jusqu’à 1 mm. En tant que prototype, l’amélioration du fonctionnement de l’instrument constitue actuellement un objectif majeur. « Cette technologie de microscope est complètement nouvelle, nous sommes donc encore en teach d’apprendre spécifiquement remark et où elle peut être appliquée », ajoute Kajihara.
L’équipe a l’intention d’améliorer encore son prototype d’instrument et d’affiner le fonctionnement de la technique. Leur prochaine étape consiste à développer un modèle de détection amélioré. L’objectif est une furthermore grande polyvalence, aboutissant à une nouvelle et puissante approach de caractérisation non destructive, permettant une analyse hautement localisée de la dynamique de area d’un matériau.
