Polytechnique Montréal reçoit la sonde atomique tomographique la plus puissante

Polytechnique Montréal est devenue la première installation à recevoir la sonde atomique tomographique la plus puissante en Amérique du Nord.

Ce microscope permet aux chercheurs d’identifier la composition d’un échantillon atome par atome, mais aussi de cartographier précisément l’emplacement de chaque atome.

Les applications pratiques potentielles sont nombreuses, depuis le développement de nouveaux traitements contre l’ostéoporose jusqu’à la conception de trains d’atterrissage plus robustes.

« Nous ne jouons pas seulement aux Lego avec des atomes », a déclaré Oussama Moutanabbir, professeur à Polytechnique Montréal. « Si on veut comprendre la position des atomes, ce n’est pas seulement pour le plaisir de le faire, c’est vraiment pour comprendre les performances d’un matériau et pourquoi il va se dégrader. »

La sonde atomique Invizo 6000 analyse la composition atomique d’un échantillon en supprimant ses atomes un par un pour générer une image tridimensionnelle de l’objet avec un niveau de détail sans précédent.

Un spectromètre de masse intégré identifie non seulement la nature de chaque atome, mais également sa forme isotopique. L’outil est si sensible qu’il reconnaît les plus petits atomes, même l’hydrogène et le lithium.

Le microscope pourrait permettre le développement de matériaux avancés pour des applications dans les technologies de l’information quantique : nanoélectronique, optoélectronique, conversion et stockage d’énergie, alliages métalliques pour l’aérospatiale, technologies bio-intégrées et biomatériaux.

La technologie permet également d’envisager la conception de nouvelles générations de semi-conducteurs et de matériaux quantiques sensibles aux variations atomiques et aux impuretés.

En outre, l’appareil ouvre la voie à une meilleure compréhension des structures fines, comme l’examen de l’intérieur des tissus biologiques tels que les os.

L’acquisition de cet appareil a été initiée il y a sept ans et a finalement nécessité un partenariat entre l’Université de Montréal, l’École de technologie supérieure, l’Université McGill et l’Université de Sherbrooke pour amasser des millions de dollars.

Les échantillons analysés par la sonde sont environ 1 000 fois plus petits qu’un cheveu humain. Découpés en forme d’aiguilles, ils sont congelés à une température de -230 degrés Celsius et soumis à un champ électrique intense. Les impulsions d’un laser « soulèvent » ensuite les atomes vers la surface afin qu’ils puissent être analysés.

« Ces champs électriques intenses libèrent les atomes à la surface », a expliqué le professeur Mouttanabir. « Ensuite, il faut quelques centaines d’impulsions (de laser) pour arracher l’atome, et une fois l’atome arraché, il sera propulsé vers le détecteur. »

Le temps nécessaire à l’atome pour atteindre le détecteur permet aux chercheurs de déterminer sa masse et son identité chimique. L’endroit où l’atome frappe le détecteur leur permet de calculer où il se trouvait sur la surface de l’échantillon.

L’appareil a déjà produit des résultats, comme un échantillon de météorite analysé par le professeur Mouttanabir et ses collègues.

« Nous avons découvert que la météorite est antérieure à la création du système solaire, elle a donc plus de cinq milliards d’années », a déclaré le chercheur.

L’un des collègues de Mouttanabir travaille, en partenariat avec l’industrie, au développement de la prochaine génération de scanners à rayons X.

Pour détecter les cancers le plus tôt possible, a-t-il déclaré, il faut des détecteurs très efficaces, et un élément clé de cette efficacité est l’homogénéité au niveau atomique des matériaux utilisés pour les examens aux rayons X.

Le nouveau dispositif, a déclaré Mouttanabir, nous permet de « voir où les atomes sont placés, et leur position et leur distribution dicteront les performances des détecteurs ». Et si le matériau utilisé est plus uniforme, moins de rayons X seront nécessaires pour obtenir le même résultat, a-t-il ajouté.

« C’est également important pour tout ce qui touche à la sécurité », a ajouté le professeur Mouttanabir. « Bientôt, dans les aéroports, nous aurons des détecteurs (tellement efficaces) que nous n’aurons plus besoin de vider nos bagages. »

–Ce reportage de La Presse Canadienne a été traduit par CityNews