Que peut-on faire avec un microscope à force atomique dans un porte échantillon d'un synchrotron ?

par Mario Manuel Silveira Rodrigues

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Joël Chevrier et de Fabio Comin.

Soutenue en 2009

à l'Université Joseph Fourier (Grenoble) .


  • Résumé

    Cette these avait comme objectif principal la combinaison en temps reel et ln-situ de deux types de spectroscopies different: la microscopie en champ proche et la spectroscopie avec la lumiere de synchrotron. Donc cette these attendais a introduire des nouveaux techniques experimental qu permettait de explorer les proprietes des materiaux a la nano echelle. Les nouvelles instruments etaient sense de permettre d'obtenir a la fois une imag topographique et un contraste chimique ou la resolution lateral serait de 10-40 nm. Un microscope a force atomique (afm) a etait construit. Ce microscope a ete developpe au tour d'un diapason a cristal de quartz qui etai le senseur de force avec lequel des force a l'echelle manom etrique on etait mesures. Le microscope developpe ici a etait utilisait dans des differentes lignes de lumieres au synchrotron (esrf) avec deux objectifs essentiellement differentes. Un premier objectif c'etait de faire de la spectroscopie, comme la mesure d'un seul d'absorption, localement avec la pointe de l'afm. La resolution lateral obtenu n'etait pas donne par la geometrie de la pointes mais par la taille du faisceau x. La pointe de l'afm a egalement etait utilise pour mesure des courbes de bragg quand des cristaux des tailles inferieur au micrometre ont etait illumine. Un deuxieme objectif etait de utiliser la pointe de l'afm pour interagir mecaniquement avec des systemes a l'echelle manom etriques et simultanement utiliser le faisceaux x pour mesurer des changements du parametre de mailles. Ainsi, la pointe de l'afm as etait utilises pour deformer elastiquement un cristal de sige pendant que le signal de diffraction etait mesure. Ça a permit d'observer des decalages de la courbe de bragg en consequence de la pression applique par la pointe. La combinaison ln-situ de microscopie atomique avec la diffraction a, cette fois ici, permit d'obtenir le module d'young d'un cristal a echelle manom etrique sans aucu parametre ajustable.


  • Résumé

    The major objective of this thesis work was to combine ln situ and ln real ti me scanning probe microscopies and, ln particular, atomic force microscopy, with synchrotron radiation based techniques. The work naturall y led to the introduction of new experimental techniques particularl y adapted to the investigation of nano-sized materials. The initial goal of the project was to develop instrumentation capable of providing chemical contrast with lateral resolution of 10-40 nm, overcoming the existing limitations of the two separa te techniques (synchrotron radiation and scanning probe microscopies) and opening a wide range of research opportunities and challenges. An adapted atomic force microscope has been developed. At its heart is a quartz tuning fork crystal acting as the sensor of atomic forces. A first line of experiments exploited the x-afm as a microscope and as a beamfinder for eventuall y using the tip as a detector. Ln absorption spectroscopy, done by collecting all the electrons emitted from the sample, the measurements indicated that the lateral resolution is still dominated by the x-ray beam size rather than b't the tip apex shape, while ln diffraction from nanosized particles, where the tip is used to see the diffracted spots, the resolution was actuall y defined by the tip. A second line of experiments was to use the x-afm as an instrument to mechanical interact with nano-sized systems while the x-ray beam was used to probe changes ln the lattice parameter. The x-afm tip was used to elasticall y indent a sige crystal

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Informations

  • Détails : 1 vol. (132 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 87 réf.

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  • Bibliothèque : Service interétablissements de Documentation (Saint-Martin d'Hères, Isère). Bibliothèque universitaire de Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TS09/GRE1/0058/D
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