La nano-imagerie par microscopie optique en champ proche : Ondes évanescentes, souveraines du nanomonde

2 - Ondes évanescentes, souveraines du nanomonde

2.1 - Qu'est-ce qu'une onde évanescente ?
2.2 - Intérêt

3 - Franchir la barrière théorique

3.1 - 1928, juste une idée...
3.2 - Principe général de fonctionnement
3.3 - SNOM à ouverture
3.4 - SNOM à pointe diffusante
3.5 - SNOM à ouverture ou à pointe diffusante, comment choisir ?

4 - Recherches actuelles

4.1 - Plasmonique

Figure 12 - Lentille plasmonique
4.2 - Détection du rayonnement thermique

5 - Conclusion

Bibliographie & annexes

Présentation

RÉSUMÉ

Depuis plus d'un siècle, il était admis pour des raisons théoriques que la résolution optimale des microscopes classiques était limitée à environ 250 nm. La microscopie optique en champ proche permet aujourd'hui de dépasser cette barrière. En se basant sur l'observation de la lumière diffractée par l'objet à seulement quelques nanomètres de sa surface, cette optique nouvelle donne accès au comportement des matériaux en réponse à une excitation électromagnétique avec une résolution de quelques nanomètres, ce qui constitue une avancée technologique spectaculaire dans le domaine.

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Auteur(s)

INTRODUCTION

Depuis plus d'un siècle, il était admis pour des raisons théoriques que la résolution optimale des microscopes classiques était limitée à environ 250 nm. La microscopie optique en champ proche permet aujourd'hui de dépasser cette barrière. En se basant sur l'observation de la lumière diffractée par l'objet à seulement quelques nanomètres de sa surface, cette optique nouvelle nous donne accès au comportement des matériaux en réponse à une excitation électromagnétique avec une résolution de quelques nanomètres, ce qui constitue une avancée technologique spectaculaire dans le domaine.

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https://doi.org/10.51257/a-v1-nm7100

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2. Ondes évanescentes, souveraines du nanomonde

2.1 Qu'est-ce qu'une onde évanescente ?

Comme nous l'avons vu précédemment, le critère de Rayleigh établit une barrière physique qui rend inobservables les détails de dimension inférieure à la demi-longueur d'onde d'illumination. Au cours de sa propagation, la lumière perd l'information qu'elle contient concernant ces petits détails, exactement comme si le milieu dans lequel la lumière se propage était un filtre à détails sublongueur d'onde, et donc un filtre passe-bas pour les fréquences spatiales (figure 2). Lorsqu'on illumine un objet sans détail fin et qu'on observe la lumière transmise, les fronts d'onde nous parviennent sans subir de déformations et on voit une image fidèle de l'objet. En revanche, si l'objet possède des détails de taille inférieure à la longueur d'onde λ de l'illumination, alors les fronts d'onde vont être lissés au cours de la propagation et perdre les informations relatives à ces détails. Et plus les fréquences spatiales associées à l'objet sont élevées, plus les ondes qui leur sont associées seront rapidement atténuées à mesure qu'on s'éloigne de l'objet .

Ce filtrage de l'information se retrouve également grâce aux calculs qui permettent de mieux comprendre les principes physiques sous-jacents. Dans le cas à 2 dimensions de la figure 2, en résolvant les équations de Maxwell