Pourquoi les nanotubes sont-ils visibles au microscope électronique à balayage ?

Classiquement, dans un microscope électronique à balayage (MEB), un faisceau d'électrons balaye l'échantillon point par point et permet d'éditer des images dont les détails révèlent une topographie allant jusqu'à l'échelle nanométrique. Le problème avec les nanotubes de carbone est qu'ils sont si petits que les scientifiques n'arrivaient pas à expliquer pourquoi ils restaient visibles au MEB. Des chercheurs de Stanford ont désormais percé le mystère. Leur explication pourrait non seulement aider à mieux comprendre les images de nanotubes mais suggère également de nouvelles applications.


Dans l'édition du 9 février de la Physical Review Letters, une équipe de chercheurs de l'université Stanford proposent un modèle théorique expliquant comment un faisceau d'électrons d'un microscope à balayage induit une émission d'électrons provenant des nanotubes eux-mêmes. Selon le nouveau modèle, quand le faisceau d'électrons primaire passe à travers un nanotube, il fournit assez d'énergie aux électrons des atomes de carbone pour qu'ils se libèrent. Ces électrons secondaires sont facilement détectables par le MEB et permettent de constituer l'image observée.

Grâce à la connaissance de ce nouveau modèle, les scientifiques pourraient exploiter ce comportement pour mettre au point de nouvelles technologies. Par exemple, dans leurs récents travaux, les chercheurs de l'université Stanford ont découvert comment utiliser un champ électrique pour prédisposer un nanotube à émettre plus de 100 électrons pour un seul électron incident.

Ce phénomène d'amplification pourrait conduire à une technologie de détecteur d'électrons ultra sensible. De même, la compréhension de ce nouveau modèle a permis aux scientifiques de contrôler l'émission d'électrons d'un nanotube. Cet aspect est intéressant pour développer des faisceaux d'électrons plus précis et plus constant que ceux qui sont disponibles actuellement. Ces nouvelles possibilités pourraient mener à améliorer les appareils de lithographie par faisceau d'électrons (lithographie "sèche") qui est une alternative à la photolithographie classique.