Un mécanisme de transport d'atomes à grande distance élucidé

Une équipe de l'Institut de physique et de chimie des matériaux de Strasbourg a mis en évidence un nouveau mécanisme de transport d'atomes à grande distance, à la surface des métaux.


Les scientifiques considèrent que les atomes se déplacent sur des surfaces en sautant d'un site atomique à un autre site adjacent. Selon ce mécanisme, la distance entre deux sites est limitée à 0,3 nm. Les chercheurs de Strasbourg proposent un nouveau mécanisme qui concerne, cette fois, le transport à grande distance.

Selon leurs travaux, ce mécanisme implique le mouvement concerté de plusieurs atomes du substrat qui se poussent l'un l'autre dans la couche atomique de surface, comme les éléments d'un domino. Ce mouvement concerté connu est appelé Soliton (du nom d'une onde solitaire qui se propage sans se déformer dans un milieu non linéaire et dispersif), mais n'avait pas été jusqu'à présent observé à la surface des métaux.

Pour mettre en évidence ce phénomène, les chercheurs de l'Institut de physique et de chimie des matériaux de Strasbourg ont examiné le mouvement atomique qui apparaît lorsque des agrégats de cobalt déposés à la surface d'un monocristal d'or sont pressés dans le substrat, suite à un échauffement.

L'observation est effectuée au moyen d'un microscope STM (Scanning Tunnel Microscope) sur une surface plane d'un monocristal d'or. Le cobalt possède la propriété de s'enfoncer dans l'or au-delà d'une température critique, ce qui a pour effet d'éjecter des atomes d'or jusqu'à une distance pouvant aller jusqu'à 70 nm.

La mise en évidence de ce transport de masse à grande distance est importante dans la compréhension des phénomènes de croissance des cristaux (métaux, semi-conducteurs...), de formation des couches minces (microélectronique, circuits intégrés, mémoires...), des réactions chimiques de surface comme la catalyse hétérogène ou encore des mécanismes d'auto-organisation moléculaire.

Michel Le Toullec

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