Microscope à effet tunnelthumb|Atomes de silicium à la surface d'un cristal de carbure de silicium (SiC). Image obtenue à l'aide d'un STM. Le microscope à effet tunnel (en anglais, scanning tunneling microscope, STM) est inventé en 1981 par des chercheurs d'IBM, Gerd Binnig et Heinrich Rohrer, qui reçurent le prix Nobel de physique pour cette invention en 1986. C'est un microscope en champ proche qui utilise un phénomène quantique, l'effet tunnel, pour déterminer la morphologie et la densité d'états électroniques de surfaces conductrices ou semi-conductrices avec une résolution spatiale pouvant être égale ou inférieure à la taille des atomes.
Microscopie à sonde localeLa microscopie à sonde locale (MSL) ou microscopie en champ proche (MCP) ou scanning probe microscopy (SPM) en anglais est une technique de microscopie permettant de cartographier le relief (nano-topographie) ou une autre grandeur physique en balayant la surface à imager à l'aide d'une pointe très fine (la pointe est idéalement un cône se terminant par un seul atome). Le pouvoir de résolution obtenu par cette technique permet d'observer jusqu'à des atomes, ce qui est physiquement impossible avec un microscope optique, quel que soit son grossissement.
Microscope à force atomiquethumb|350px|Le premier microscope à force atomique du monde, au musée de la Science de Londres. Le microscope à force atomique (AFM pour atomic force microscope) est un type de microscope à sonde locale permettant de visualiser la topographie de la surface d'un échantillon. Inventé en 1985, par Gerd Binnig, Calvin Quate et Christoph Gerber, ce type de microscopie repose essentiellement sur l'analyse d'un objet point par point au moyen d'un balayage via une sonde locale, assimilable à une pointe effilée.
Spectroscopie de fluorescenceLa spectroscopie de fluorescence, ou encore fluorimétrie ou spectrofluorimétrie, est un type de spectroscopie électromagnétique qui analyse la fluorescence d'un échantillon. Elle implique l'utilisation d'un rayon de lumière (habituellement dans l'ultraviolet) qui va exciter les électrons des molécules de certains composés et les fait émettre de la lumière de plus basse énergie, typiquement de la lumière visible, mais pas nécessairement. La spectroscopie de fluorescence peut être une spectroscopie atomique ou une spectroscopie moléculaire.
Microscopie électronique à balayagethumb|right|Premier microscope électronique à balayage par M von Ardenne thumb|right|Microscope électronique à balayage JEOL JSM-6340F thumb|upright=1.5|Principe de fonctionnement du Microscope Électronique à Balayage La microscopie électronique à balayage (MEB) ou scanning electron microscope (SEM) en anglais est une technique de microscopie électronique capable de produire des images en haute résolution de la surface d’un échantillon en utilisant le principe des interactions électrons-matière.
Émission par effet de champL'émission par effet de champ, ou, sous forme abrégée, lʼémission de champ, est l'émission d'électrons induits par des champs électromagnétiques externes. Elle peut avoir lieu à partir d'une surface solide ou liquide, ou bien directement au niveau d'un atome en milieu gazeux. La théorie d'émission par effet de champ à partir des métaux a été décrite la première fois par Fowler et Nordheim en 1928. Le courant d'émission électronique se calcule au moyen de l'équation dite de Fowler-Nordheim : avec Canon à éle
SpectroscopieLa spectroscopie, ou spectrométrie, est l'étude expérimentale du spectre d'un phénomène physique, c'est-à-dire de sa décomposition sur une échelle d'énergie, ou toute autre grandeur se ramenant à une énergie (fréquence, longueur d'onde). Historiquement, ce terme s'appliquait à la décomposition, par exemple par un prisme, de la lumière visible émise (spectrométrie d'émission) ou absorbée (spectrométrie d'absorption) par l'objet à étudier.
Spectroscopie d’émission atomiquevignette|250x250px| Spectromètre d'émission atomique à plasma à couplage inductif La spectroscopie d'émission atomique (AES) est une méthode d'analyse chimique qui utilise l'intensité de la lumière émise par une flamme, un plasma, un arc ou une étincelle à une longueur d'onde particulière pour déterminer la quantité d'un élément dans un échantillon. La longueur d'onde de la raie spectrale atomique sur le spectre d'émission donne l'identité de l'élément tandis que l'intensité de la lumière émise est proportionnelle au nombre d'atomes de l'élément.
Spectre d'émissionLe spectre d’émission d’une espèce chimique est l’intensité d’émission de ladite espèce à différentes longueurs d’onde quand elle retourne à des niveaux d’énergie inférieurs. Il est en général centré sur plusieurs pics. Comme le spectre d’absorption, il est caractéristique de l’espèce et peut être utilisé pour son identification. thumb|757px|center|Spectre d’émission du fer.thumb|757px|center|Spectre d’émission de l'hydrogène (série de Balmer dans le visible). Spectre électromagnétique | Raie spectrale Flu
Plasmon de surface localisévignette|300x300px| Lumière incidente sur une nanoparticule métallique fait osciller les électrons de la bande de conduction. C'est le plasmon de surface localisé. Un plasmon de surface localisé (LSP) est le résultat du confinement d'un plasmon de surface dans une nanoparticule de taille comparable ou inférieure à la longueur d'onde de la lumière utilisée pour exciter le plasmon. Lorsqu'une petite nanoparticule métallique sphérique est irradiée par la lumière, le champ électrique oscillant fait osciller de manière cohérente les électrons de conduction.
Plasmon de surfaceLe plasmon de surface est une onde électromagnétique guidée à la surface d’un métal. Elle se propage partiellement dans le métal (l’onde y pénètre à une profondeur de typiquement pour les métaux nobles). Le plasmon de surface étant un mode guidé, se propageant le long d’une interface plane, il ne peut pas être excité simplement par un faisceau de lumière incident. Il faut utiliser un coupleur (à prisme ou à réseau). Une des caractéristiques les plus importantes du plasmon de surface est que c’est un mode localisé à l’interface.
Effet tunnelL'effet tunnel désigne la propriété que possède un objet quantique de franchir une barrière de potentiel même si son énergie est inférieure à l'énergie minimale requise pour franchir cette barrière. C'est un effet purement quantique, qui ne peut pas s'expliquer par la mécanique classique. Pour une telle particule, la fonction d'onde, dont le carré du module représente la densité de probabilité de présence, ne s'annule pas au niveau de la barrière, mais s'atténue à l'intérieur de la barrière (pratiquement exponentiellement pour une barrière assez large).
Résonance plasmon de surfaceLa résonance des plasmons de surface (ou ) est un phénomène physique d'interaction lumière-matière principalement connu pour son utilisation comme méthode de mesure de la liaison d'un « ligand » sur un « récepteur » adsorbé à la surface d'une couche métallique. La résonance de plasmons de surface est une oscillation de densité de charges pouvant exister à l'interface entre deux milieux ou matériaux ayant des constantes diélectriques de signes opposés comme un conducteur immergé dans un liquide diélectrique.
Microscope optique en champ procheLe microscope optique en champ proche (MOCP, ou SNOM pour scanning near-field optical microscope ou NSOM pour near-field scanning optical microscopy) ou microscope optique à sonde locale (MOSL) est un type de microscope à sonde locale qui permet d'imager des objets à partir de la détection des ondes évanescentes confinées au voisinage de leur surface (détection en champ proche optique). Le MOCP permet de compenser la diffraction, une des limitations de la microscopie optique.
Microscope électroniquethumb|Microscope électronique construit par Ernst Ruska en 1933.thumb|Collection de microscopes électroniques anciens (National Museum of Health & Medicine). Un microscope électronique (ME) est un type de microscope qui utilise un faisceau d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une très agrandie. Il est inventé en 1931 par des ingénieurs allemands. Les microscopes électroniques ont un pouvoir de résolution supérieur aux microscopes optiques qui utilisent des rayonnements électromagnétiques visibles.
Spectroscopie par transformée de FourierLa spectroscopie par transformée de Fourier est une technique de mesure par laquelle les spectres sont collectés sur la base de mesures de la cohérence d'une source radiative, utilisant le domaine temporel ou le domaine spatial des rayonnements électromagnétiques ou autre. Elle peut être appliquée à plusieurs types de spectroscopie dont la spectroscopie optique, la spectroscopie infrarouge (FTIR, FT-NIRS), la résonance magnétique nucléaire (RMN) et l'imagerie spectroscopique à résonance magnétique (MRSI), la spectrométrie de masse et la spectroscopie par résonance paramagnétique électronique.
Microscopie électronique en transmissionvignette|upright=1.5|Principe de fonctionnement du microscope électronique en transmission. vignette|Un microscope électronique en transmission (1976). La microscopie électronique en transmission (MET, ou TEM pour l'anglais transmission electron microscopy) est une technique de microscopie où un faisceau d'électrons est « transmis » à travers un échantillon très mince. Les effets d'interaction entre les électrons et l'échantillon donnent naissance à une image, dont la résolution peut atteindre 0,08 nanomètre (voire ).
Surface plasmon polaritonSurface plasmon polaritons (SPPs) are electromagnetic waves that travel along a metal–dielectric or metal–air interface, practically in the infrared or visible-frequency. The term "surface plasmon polariton" explains that the wave involves both charge motion in the metal ("surface plasmon") and electromagnetic waves in the air or dielectric ("polariton"). They are a type of surface wave, guided along the interface in much the same way that light can be guided by an optical fiber.
Spectrométrie d'absorptionLa spectrométrie d'absorption est une méthode de spectroscopie électromagnétique utilisée pour déterminer la concentration et la structure d'une substance en mesurant l'intensité du rayonnement électromagnétique qu'elle absorbe à des longueurs d'onde différentes. La spectroscopie d'absorption peut être atomique ou moléculaire. Comme indiqué dans le tableau précédent, les rayonnements électromagnétiques exploités en spectroscopie d'absorption moléculaire vont de l'ultraviolet jusqu'aux ondes radio : La couleur d'un corps en transmission (transparence) représente sa capacité à absorber certaines longueurs d'onde.
PlasmonDans un métal, un plasmon est une oscillation de plasma quantifiée, ou un quantum d'oscillation de plasma. Le plasmon est une quasiparticule résultant de la quantification de fréquence plasma, tout comme le photon et le phonon sont des quantifications de vibrations respectivement lumineuses et mécaniques. Ainsi, les plasmons sont des oscillations collectives d'un gaz d'électrons, par exemple à des fréquences optiques. Le couplage d'un plasmon et d'un photon crée une autre quasiparticule dite plasma polariton.
