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1 • Sources de la mécanique quantique
pointe et le matériau sondé. C’est un cas particulier des barrières de potentiel étudiées dans notre ouvrage, Introduction à la mécanique quantique,
cité précédemment. Le courant électrique obtenu lors des déplacements
horizontaux de la pointe permet de reconstruire une image de la surface en
relief à l’échelle atomique.
Échantillon
Barreaux de
céramiques
Figure 1.3
Pour obtenir des déplacements très petits, la pointe est fixée au sommet
d’un trièdre composé de trois barreaux de céramique piézo-électrique afin
d’assurer un déplacement dans les trois directions de l’espace. Sous l’effet
d’un champ électrique, un barreau de céramique se dilate, quelques volts
permettant d’obtenir une dilatation de l’ordre de quelques nanomètres (Figure 1.3).
La première réalisation expérimentale fut
faite par G. Binnig et H. Rohrer en 1982
et ces auteurs obtinrent le prix Nobel
de physique en 1986 pour cette nouvelle
technique qui est appelée microscopie à
effet tunnel ou STM (pour Scanning Tunnelling Microscopy).
L’exercice suivant va permettre de montrer que, compte tenu des dimensions atomiques, les variations d’intensité du cou0
a
V 0
E
z
I
II
III
Figure 1.4
rant en fonction de la distance entre la pointe et l’échantillon permettent de
visualiser les atomes.
Courant électrique par effet tunnel
Si la différence de potentiel appliquée est faible, il existe une barrière de
potentiel, entre la pointe exploratrice et l’échantillon, qui a la forme indiquée sur la figure 1.4, en traits pointillés. La barrière de potentiel peut alors