Le premier microscope de photoionisation a été réalisé par des chercheurs lyonnais

Ces microscopes un peu particuliers ont pour objectif d’étudier la distribution spatiale d’électrons éjectés d’un atome dans le cas où la longueur de De Broglie est suffisamment grande pour être observable.

Plus précisément, il est possible d’observer le module carré de la fonction d’onde d’un électron éjecté sous l’influence d’un champ électrique. Sous certaines conditions, cette fonction d’onde est une projection directe à une échelle macroscopique de la fonction d’onde confinée autour de l’atome.

Ce sont des physiciens de l’Institut lumière matière – ILM (CNRS / Univ. Lyon 1), en collaboration avec des collègues de l’Université d’Ioannina (Grèce), de l’Université d’Auburn (USA) et de l’Institut Max Born de Berlin, qui viennent pour la première fois de mettre en œuvre ce concept de microscope et d’observer la fonction d’onde d’un électron dans le cas d’un atome de lithium. Publié dans Physical Review Letters, ce travail a consisté à placer des atomes de lithium dans un champ électrique statique d’amplitude supérieure à celle du champ généré par le noyau atomique à proximité de l’orbitale atomique excitée à laquelle ils se sont intéressés.

L’électron externe de l’atome de lithium est excité à l’aide d’une impulsion laser. L’onde électrique, libérée du champ électrique du noyau, se propage alors vers un détecteur de particules. Le système d’imagerie mis au point permet d’agrandir cette onde tout en maintenant sa forme. Les modifications de l’image liées à la présence des électrons non excités ont alors pu être mesurées.

Un premier succès de visualisation directe d’une fonction d’onde qui propose un nouvel outil d’observation.

Par Audrey Loubens, journaliste scientifique