Caractérisation des surfaces et des nanostructures

Les nanotechnologies sont concernées par un état très divisé de la matière et un rôle exacerbé des surfaces par rapport au volume. La physicochimie et la chimie des surfaces exposées sont très importantes au regard des applications. Les premières couches atomiques présentes sur les solides sont particulièrement réactives dans de nombreux procédés. Ce cours propose l’étude des principales techniques de caractérisation des surfaces et des structures de faible dimensionnalité. Elle sera illustrée par des applications spécifiques dans le domaine des nanotechnologies et de la biologie.

I – Analyse chimique de la surface des solides. Les spectroscopies électroniques (photoélectron, Auger), spectroscopie ionique (ToF-SIMS). Informations sur les liaisons chimiques en surface. II- Analyse morphologique de la surface à l’échelle subnanométrique. Les microscopies champ proche (microscopie à effet tunnel, microscopie à force atomique, microscopie champ proche optique) spectroscopie tunnel, mesure des forces d’interaction. Illustrations : (reconstruction de surfaces, molécule unique, cristaux photoniques...) III - Analyse structurelle de surfaces, d'interfaces et de nanostructures par diffraction des rayons X. IV - Energie de surface : Présentation théorique et détermination expérimentale V – Caractérisation des interfaces. Microscopie électronique à transmission analytique, diffraction électronique, analyses par rayons X et pertes d’énergie des électrons transmis. Exemples concret d’applications (couches minces, colloïdes...)