Au cours de la dernière décennie, la sonde atomique tomographique a élargi son domaine d’application, en partie grâce à de nouvelles approches qui l’associent à plusieurs techniques pour l’étude d’un même échantillon, permettant de lier propriétés structurales et fonctionnelles d’une variété croissante de systèmes. Mais, au-delà de ses capacités d’imagerie et d’analyse, des développements récents montrent qu’elle peut également être considérée comme un laboratoire pour l’étude du comportement de la matière sous champ intense et de l’interaction rayonnementmatière aux échelles nanométrique et atomique. 4 Reflets de la Physique n°62 La sonde atomique tomographique Au-delà du microscope, un laboratoire multiphysique Lorenzo Rigutti (lorenzo.rigutti@univ-rouen.fr), François Vurpillot, Williams Lefebvre et Angela Vella Groupe de Physique des Matériaux (Université de Rouen Normandie, INSA de Rouen, CNRS), Avenue de l’Université, BP 12, 76801 Saint-Étienne-du-Rouvray Cedex La sonde atomique tomographique (SAT) est un instrument de microscopie et nanoanalyse basé sur l’évaporation par effet de champ des atomes d’une pointe au sommet nanométrique (ou nanopointe). Cette technique (voir la figure 1 et l’encadré 1) a été développée pendant les années 1990 et appliquée alors à l’étude des métaux, l’évaporation étant contrôlée par des impulsions électriques. L’utilisation d’impulsions laser ultrarapides, introduite depuis 2005, a ouvert la technique à l’analyse de matériaux non métalliques. La SAT est actuellement en plein essor dans de nombreux domaines de la science des matériaux (métallurgie physique, étude des V V DC 0 V DC A+. oxydes...) et des nanosciences (vannes de spin, jonctions tunnel, hétérostructures...), où elle joue un rôle clé pour mieux appréhender les liens entre la microstructure et les propriétés physiques. Parallèlement, de multiples approches expérimentales ont été développées, d’un côté pour atteindre un niveau toujours plus avancé dans la corrélation entre les caractéristiques structurales et fonctionnelles des matériaux, de l’autre pour aboutir à une plus profonde compréhension des phénomènes d’inter action laser-matière-champ. Dans cet article, nous allons parcourir ces développements qui font de cet instrument un véritable laboratoire multiphysique. t vol (A) P A (X,Y) t vol (B) P B (X,Y) 1. Principe de la sonde atomique tomographique. Soumis au potentiel V DC, les ions A + et B + sont dirigés vers le détecteur, où leurs temps de vol t vol et les positions de leurs impacts P A et P B sont mesurés. B+ T<100 K |