Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay

Microscope à balayage à effet tunnel / Microscope à force atomique

Renseignements obtenus

L’AFM nous renseigne sur la topographie de l’échantillon, sur l’état d’hétérogénéité de la matière (lisse ou rugueuse), la taille des particules (Z moy), la taille maximale des objets, la distribution en taille (écart-type, rms moyen).

L’AFM donne des informations sur les forces de frottement, d'adhésion et d'interaction, sur la dureté de la surface (Courbe de forces en fonction distance pointe-échantillon), si les effets de déformation et les propriétés viscoélastiques sont importants (objets «mous» et échantillons «délicats»).

Le choix de l’amplitude de travail (setpoint) utilisée pour réaliser l’image est donc très important. Une amplitude de travail proche de l’amplitude libre permettra de réaliser des images en faible interaction et donc en évitant le risque de déformation des objets observés. Une amplitude de travail faible devant l’amplitude libre conduit à réaliser des images de plus forte interaction avec une variation de phase sensible aux propriétés physico-chimiques.

Trois grandeurs sont mesurées dans la boucle :

• Les images en hauteur (Z) nous renseignent sur le contraste topographique de surface de l’échantillon.
• L'utilisation des images d’amplitude AFM permettent de visualiser les variations d’altitude (DZ/DX).
• L'utilisation des images de phase AFM permettent de mesurer les variations liées aux intéractions dissipatives entre la pointe et la surface (viscoélasticité, adhésion, contaminant, …), pour certains échantillons et si l'on a un haut contraste des images de phase.

Principe

Le principe de l’AFM est de balayer la surface de l’échantillon à l’aide du cantilever muni d’une pointe pour en avoir une image en 3 dimensions avec une résolution spatiale allant de quelques µm (7.5 maxi) au nm (10 nm si la pointe est un peu usée).

Mode dynamique (tapping) ou statique (contact)

Echantillons

• Méthode non restrictive (selon la pointe utilisée) : Matériaux isolants ou pas, massif
• Matériaux divers : inorganiques, polymères, composites, …
• Dimensions maximales conseillées des échantillons : diamètre 15 mm et épaisseur 5 mm

Utilisation

Prendre contact avec le responsable

Options diverses

Potentiel de surface

Scanners 5 micronmètres et 120 micronmètres

Document complémentaire à télécharger

Quelques principes de base : document à télécharger