Titre :

Optomechanical Resonating Probe for Very High Speed Sensing of Atomic Forces

Auteur(s) :

Allain, Pierre Etienne [Auteur]
Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques [MPQ (UMR_7162)]
Schwab, Lucien [Auteur]
Équipe Microsystèmes électromécaniques [LAAS-MEMS]
Mismer, Colin [Auteur]
Gély, Marc [Auteur]
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information [CEA-LETI]
Mairiaux, Estelle [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Hermouet, Maxime [Auteur]
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information [CEA-LETI]
Walter, Benjamin [Auteur]
Vmicro SAS
Leo, Giuseppe [Auteur]
Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques [MPQ (UMR_7162)]
Hentz, Sébastien [Auteur]
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information [CEA-LETI]
Faucher, Marc [Auteur]
Institut d’Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie - UMR 8520 [IEMN]
Nano and Microsystems - IEMN [NAM6 - IEMN]
Jourdan, Guillaume [Auteur]
Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives - Laboratoire d'Electronique et de Technologie de l'Information [CEA-LETI]
Legrand, Bernard [Auteur]
Équipe Microsystèmes électromécaniques [LAAS-MEMS]
Favero, Ivan [Auteur]
Laboratoire Matériaux et Phénomènes Quantiques [MPQ (UMR_7162)]

Titre de la revue :

Nanoscale

Pagination :

2939-2945

Éditeur :

Royal Society of Chemistry

Date de publication :

2020-02-06

ISSN :

2040-3364

Discipline(s) HAL :

Sciences de l'ingénieur [physics]/Micro et nanotechnologies/Microélectronique

Résumé en anglais : [en]

Atomic force spectroscopy and microscopy (AFM) are invaluable tools to characterize nanostructures and biological systems. Most experiments, including state-of-the-art images of molecular bonds, are achieved by driving ...
Lire la suite >Atomic force spectroscopy and microscopy (AFM) are invaluable tools to characterize nanostructures and biological systems. Most experiments, including state-of-the-art images of molecular bonds, are achieved by driving probes at their mechanical resonance. This resonance reaches the MHz for the fastest AFM micro-cantilevers, with typical motion amplitude of a few nanometres. Next-generation investigations of molecular scale dynamics, including faster force imaging and higher-resolution spectroscopy of dissipative interactions, require more bandwidth and vibration amplitudes below interatomic distance, for non-perturbative short-range tip-matter interactions. Probe frequency is a key parameter to improve bandwidth while reducing Brownian motion, allowing large signal-to-noise for exquisite resolution. Optomechanical resonators reach motion detection at 10^(-18) m.(Hz)^(-1/2), while coupling light to bulk vibration modes whose frequencies largely surpass those of cantilevers. Here we introduce an optically operated resonating optomechanical atomic force probe of frequency 2 decades above the fastest functional AFM cantilevers while Brownian motion is 4 orders below. Based on a Silicon-On-Insulator technology, the probe demonstrates high-speed sensing of contact and non-contact interactions with sub-picometre driven motion, breaking open current locks for faster and finer atomic force spectroscopy.Lire moins >

Langue :

Anglais

Vulgarisation :

Non

Projet ANR :

Sondes opto-mécaniques pour la microscopie AFM rapide
Optomechanical quantum sensors at room temperature

Collections :

• Institut d'Électronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN) - UMR 8520

Source :

Harvested from HAL