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RÉSUMÉ
Le couplage de l'électrochimie avec les techniques d'analyse de surface de la microscopie en champ proche a permis de décupler les moyens d'études et de réalisation de phénomènes électrochimiques interfaciaux, d’abord à l’échelle micrométrique, puis nanométrique, voire même atomique. La microscopie à effet tunnel (STM) et la microscopie à force atomique (AFM) sont deux techniques à balayage de sonde qui ont été rapprochées de l’électrochimie et sont devenues incontournables. Les caractérisations ainsi rendues accessibles sont alors physiques, et plus spécifiquement, morphologiques, mécaniques, électriques ou encore physico-chimiques (forces de surfaces) selon la technique et son mode de fonctionnement utilisés.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Alain PAILLERET : Maître de conférences à l'université Pierre et Marie Curie
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Sophie GRIVEAU : Maître de conférences à l'École nationale supérieure de chimie de Paris
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Fethi BEDIOUI : Directeur de recherche au CNRS
INTRODUCTION
Pour enrichir et compléter ses capacités de caractérisation électrochimique locale de la réactivité électrochimique , afin d'accroître encore son rôle dans le développement des nanosciences, l'électrochimie a dû très rapidement faire appel, voire s'associer, à des techniques performantes d'analyse de surface permettant, si possible en simultané, l'analyse physico-chimique locale in situ, avec une résolution spatiale optimale, des interfaces électrochimiques de type conducteur/solution, et plus généralement solide/solution. Notons que ces différentes exigences ont souvent mené à l'exclusion des microscopies électroniques tantôt pour leur manque de résolution, tantôt pour leur fonctionnement astreint au vide primaire. C'est dans ce contexte que les techniques dites « à balayage de sonde » sont progressivement devenues incontournables dans les études de processus électrochimiques interfaciaux, dans un premier temps à l'échelle micrométrique, puis, dans un second temps, à l'échelle nanométrique voire atomique.
Des efforts considérables ont ainsi été réalisés pour rapprocher l'électrochimie des deux techniques à balayage de sonde (ou SPM en anglais) à peine plus anciennes que la SECM que sont la microscopie à effet tunnel (STM) et la microscopie à force atomique (AFM). Ces efforts ont consisté à montrer comment ces deux techniques ont permis de décupler les apports de l'électrochimie dans le domaine des nanosciences en lui procurant des moyens de générer, modifier et surtout caractériser très largement des interfaces électrochimiques nanostructurées ou nanofonctionnalisées ainsi que des nanoobjets électrogénérés, non plus globalement mais très localement avec une résolution nanométrique, voire atomique selon les conditions de travail et la technique retenues. Les caractérisations ainsi rendues accessibles sont alors physiques, et plus spécifiquement, morphologiques, mécaniques, électriques ou encore physico-chimiques (forces de surfaces) selon la technique et son mode de fonctionnement utilisés.
Ce chapitre introduit précisément les couplages AFM/électrochimie et STM/électrochimie ainsi que leurs applications les plus développées.
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Nanolithographie électrochimique en mode current-sensing de l'AFM (CS-AFM)Article inclus dans l'offre
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1. Couplages
La microscopie à force atomique (AFM) et la microscopie à effet tunnel (STM) appartiennent à la famille des microscopies en champ proche et ne sont pas, par nature, des techniques électrochimiques, à l'inverse de la SECM, comme le montre leur principe de fonctionnement et les aspects instrumentaux qui s'y rapportent [1]. Dans la suite de ce texte portant sur les couplages AFM/électrochimie et STM/électrochimie, on distinguera d'une part les couplages où seul l'échantillon est sous contrôle électrochimique pendant que la sonde AFM ou STM joue son rôle habituel (EC-AFM, EC-STM) et, d'autre part, ceux où la sonde elle-même est sous contrôle électrochimique, seule ou en même temps que l'échantillon : CS-AFM (AFM en mode current-sensing , sous certaines conditions), ECP-AFM (aussi nommée AFM-SECM dans la littérature), ECP-STM (aussi nommée STM-SECM dans la littérature). Notons que les deux appellations ECP-AFM et ECP-STM sont introduites à l'occasion de ce chapitre. Elles ne sont pas utilisées dans la littérature scientifique car elles ne présentent peut-être pas de façon suffisamment explicite la proximité qui existe entre les deux couplages correspondant et la SECM. Si cette proximité peut effectivement être mise en évidence sur le plan communication, il faut cependant bien admettre que ces deux couplages ECP-AFM et ECP-STM gardent la majorité des potentialités et spécificités techniques propres respectivement à l'AFM et à la STM, malgré le rôle supplémentaire et très enrichissant apporté par la sonde électrochimique par rapport à leur sonde initiale.
il faut noter que le mode current-sensing de l'AFM (CS-AFM) est aussi nommé C-AFM (pour conductive AFM en anglais) et plus rarement CP-AFM (pour conductive probe AFM en anglais) dans la littérature internationale.
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BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
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FUKUMA (T.), KILPATRICK (J.I.), JARVIS (S.P.) - * - Rev. Sci. Instr., 77, p. 123703 (2006).
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KUENG (A.), KRANZ (C.), MIZAIKOFF (B.), LUGSTEIN (A.), BERTAGNOLLI (E.)...
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