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Technique de collage de microsphère sur un cantilever d’AFM

par Hubert - publié le , mis à jour le

La technique de collage de microsphère sur un cantilever d’AFM :

Le collage s’effectue à l’aide de micromanipulateurs sous une binoculaire. La technique est périlleuse mais permet d’installer une microbille propre contre la pointe sur le cantilever : la calotte sphérique qui sera utilisée pour sonder les interactions n’a jamais été en contact avec une surface. Cet aspect est crucial car il garantit un état de surface de la bille optimum (faible rugosité) surtout si un dépôt d’or est nécessaire (dans leur cas, de type Casimir). A l’aide de ce dispositif mis au point et perfectionné dans ce laboratoire, nous avons collé une bille de latex de diamètre 40µm au bout d’un levier AFM de 200µm de long. Cette sonde nous a servi pour des expériences le lendemain.

Pour connaître l’état de surface des billes avec une bonne résolution, l’imagerie se fait en mode tapping sur l’AFM Asylum. Une sphère de diamètre 40µm collée sur un levier de 450µm de long et métallisée (dépôt de 200 nm d’or) a été imagée avec un cantilever de raideur équivalente mais de fréquence de résonance plus élevée. Le choix de la pointe est crucial. La technique de micro-manipulation pour collage des sphères utilisée à l’ESRF se limite à des sphères de 10µm minimum (40µm est le standard).

Afin de dépasser cette limitation, je leur ai présenté la méthode utilisée au LPMCN pour coller des billes de plus petit diamètre (à ce jour, 5, 10 ou 20 µm). Pour éviter la contamination des surfaces, notre AFM Asylum est installé en salle grise et nous utilisons les mouvements de translation et les microscopes optiques (en réflexion et/ou transmission) de visualisation de l’AFM pour déplacer le cantilever dans la colle puis sur une bille. Si l’ensemble est propre, la calotte sphérique de la bille collée qui sera en regard de la surface ne sera pas trop contaminée.

Travail réalisé avec un sonde colloïdale Après avoir exposé à l’équipe de J. Chevrier et F. Marchi, les thèmes de recherche sur lesquels je travaille, j’ai développé les questions et les raisons de ma visite. Des réponses pourraient être trouvées grâce aux potentialités de certains développements instrumentaux (brevet déposé) en cours d’étude qui m’ont été présentés, notamment, pour la caractérisation sans contact et l’étude des interfaces liquide / air.

Pour commencer une collaboration sur ce sujet "interfaces fluides", nous avons fait des séries de manipulations avec des pointes classiques et des sondes colloïdales. Nous avons étudié les variations de la déflexion statique, de l’amplitude de vibration et de la phase à l’extrémité du cantilever lors d’une courbe d’approche retrait. Ces courbes sont riches d’informations sur les propriétés mécaniques l’interface sondée. Ces courbes ont été réalisées dans l’air au dessus d’une goutte d’eau de taille millimétrique et dans l’eau au dessus d’une bulle d’air de taille submillimétrique. Les forces entre la pointe ou la bille et les ménisques déforment l’interface et modifient amplitude et phase du signal d’oscillation, l’exploitation de ces courbes reste à faire. Ce séjour débute une collaboration entre les deux laboratoires, d’autres échanges suivront.