Microscope à force atomique
Résumé :
On fabrique une maquette de microscope à force atomique avec une lame de scie à métaux, du bois, et d'un pistolet à colle. La mesure de la déflexion d'un rayon laser permet de cartographier une maquette de grosse molécule de biochimie. L'image de la molécule est tracée à l'aide d'un tableur standard.
Matériel :
• lame de scie à métaux
• laser
• potence de mécanique
• écran
• règle
• bloc de bois
• pistolet à colle
• ordinateur avec un tableur standard (Excel ou équivalent)
Description du montage :
Le microscope à force atomique est constitué d'une micro pointe, placée à l'extrémité d'un levier. Cette pointe "frotte" la surface d'un échantillon et on mesure les mouvements du levier grâce à la déviation d'un faisceau laser qui se réfléchit sur ce levier.
L'échantillon se déplace dans le sens 1, la pointe (verte) se soulève et dévie le faisceau laser, la photo diode détecte la variation d'intensité résultante
Détail du déplacement de la micropointe lors du déplacement de l'échantillon
Il existe d'autres modes de fonctionnement du microscope (la pointe peut "tapoter" la surface).
Notre maquette est constituée d'une pointe (bloc de bois dur) collée sur une lame de scie à métaux usagée dont une partie est polie.
La maquette d'ADN est réalisée au pistolet à colle, sur une plaque de bois stratifiée de 12 cm de coté, sur laquelle on a dessiné un quadrillage avec des coordonnées.
On réalise ensuite un montage pour mesurer la déflexion d'un faisceau laser.
une vue générale, le réglet est au fond.
Le spot laser est visible sur la lame de scie.
Détail lors du scan de la surface.
Exemple de mesure :
On déplace le porte échantillon sous la pointe du microscope et on mesure le déplacement du spot laser sur l'écran.
Ensuite, à l'aide d'un tableur pouvant tracer des lignes de niveau (sous Excel, utiliser "graphique 3D, Surfaces"), on réalise une "image" de la surface scannée par notre microscope à pointe.
On constate alors différentes limitations de ce genre de système :
- artefacts de mesure (dus à l'algorithme de tracé de courbe de niveau)
- limitation de la résolution
- influence de la forme de la pointe sur la résolution.