Des scientifiques viennent de bouleverser une notion bien ancrée : le critère de Rayleigh. Ce dernier nous apprend que le pouvoir séparateur d'un instrument d'optique est limité par la longueur d'onde utilisée. Plus précisément, pour pouvoir observer deux points A et B d'un objet, il faut que la distance entre les deux objets A et B vérifie l'équation suivante :

où

• [*]AB est la distance entre les objets A et B
  
• [*] λ est la longueur d'onde avec laquelle on observe les objets
  
• [*]d est le diamètre de la lentille utilisée
  
• [*]l est la distance entre la lentille et l'objet considéré

En pratique l/d est proche de 1. Ce qui limite la résolution est donc la longueur d'onde employée, qui est située entre 400 et 800nm dans le cas du visible. Le critère de Rayleigh nous apprend donc qu'il est impossible d'observer des objets inférieurs à ces grandeurs.

Pour pallier à ce problème, on a mis au point des microscopes électroniques tels que le SEM dans lesquels les électrons sont accélérés à une vitesse proche de celle de la lumière, ce qui leur confère une longueur d'onde de 0,7.10^-11m {1}

Des récentes recherches viennent de montrer qu'on pouvait atteindre une résolution de 50nm avec de la lumière visible !!!

Pour parvenir à leur fins, les scientifiques ont créé plusieurs cercles opaques concentriques sur un support transparent, la distance entre ces cercles étant bien inférieure à la longueur d'onde du rayonnement utilisé. L'épaisseur des cercles augmente lorsqu'on s'éloigne du centre de sorte à ce que la lumière transmise soit intense au centre mais faible près des bords.
Ce dispositif permet de convertir les ondes en ondes évanescentes. Si les ondes passant à travers le dispositif interfèrent, les ondes vont donner lieu à un unique point lumineux pouvant être jusqu'à 500 fois inférieure à la longueur d'onde !


Le technologie plasmons
Halte-là RévoX ! Moi j'ai déjà entendu parler d'une résolution de 1nm avec de la lumière visible !
Oui effectivement. Ceux qui connaissent ce milieux me diraient qu'on parle de cet exploit depuis plusieurs années ! Je leur répondrais 'oui et non'...
On pense pouvoir atteindre prochainement (dans les 5années à venir) une résolution de 1nm avec de la lumière visible mais la technologie employée est autrement plus compliquée, il s'agit de superlentilles basées sur des plasmons {2}{3} et rien qu'au nom on comprend déjà que c'est plus compliqué
Ces plasmons sont des ondes électromagnétiques générées lorsqu'une particule élémentaire de lumière (plus connue sous le nom de photon) entre en contact avec un électron d'un matériau métallique. L'intérêt est que le plasmon généré a une longueur d'onde plus courte et permet donc une meilleure résolution que si on utilisait directement la lumière visible. Mais technologiquement ça coute cher et ce n'est pas facile à mettre en place.
C'est là qu'intervient le nouveau système de superlentilles dont on vient de parler plus haut car technologiquement c'est beaucoup plus simple à mettre en place.

Oui mais concrètement ?
Pour le moment - à ce que je sache - il n'y a pas encore d'application concrète mais on parle des retombées dans le domaine du stockage de l'information sur CD. Et oui car pensez à la technologie blue-ray dont le but est de stocker plus d'informations en utilisant non plus un laser rouge mais bleu (de plus courte longueur d'onde), ici on pourrait encore aller plus loin !

A suivre... (dans quelques mois ou années !)


Notes
{1}Détails concernant le SEM, explications et démonstration à la page 29 du travail http://fr.hypo-theses.com/travaux-info~id(21).html
{2}http://advancednano.blogspot.com/2007/03/plasmonic-potential.html
{3}http://advancednano.blogspot.com/2007/03/more-on-superlens-and-hyperlens.html

Sources :

• [*]Blogspot :superlenses
  
• [*]SCIAM

Peut-on espérer qu'un microscope optique utilisant ce genre de lentilles puisse remplacer efficacement un microscope électronique ? Tout en étant moins cher et moins lourd à utiliser ?

Le cas échéant, ce serait particulièrement intéressant pour observer les microstructures intracellulaires.

Eh oui, les biologistes sont toujours prêts à sauter sur les découvertes des physiciens.

Oui oui c'est d'ailleurs en ce sens que les recherches ont été menées.