Grenoble INP – UGA s’est doté, dans le cadre du Contrat de plan État-Région 2021-2027, d’une sonde atomique tomographique de dernière génération, un équipement rare qui ouvre l’accès à l’analyse tridimensionnelle de la matière à l’échelle ultime, atome par atome. Cette acquisition s’accompagne d’un microscope MEB/FIB au gallium, indispensable pour préparer les échantillons sous forme de pointes dont le rayon de courbure ne dépasse que quelques dizaines de nanomètres. L’ensemble représente un investissement de 4,2 millions d’euros, rendu possible grâce au soutien de l’État, de la Région Auvergne-Rhône-Alpes, de Grenoble Alpes Métropole et du CNRS.
Les deux équipements sont hébergés au laboratoire SIMaP et gérés par la plateforme CMTC, qui en assure l’accès aux partenaires industriels et académiques ainsi qu’à l’ensemble de la communauté scientifique de la région AuRA. Leur mise à disposition renforce l’attractivité du site grenoblois pour la caractérisation avancée des matériaux.
La sonde atomique tomographique permet de déterminer avec une précision nanométrique la distribution des atomes en trois dimensions ainsi que leur nature chimique. Pour y parvenir, l’échantillon est placé sous ultra vide à une température proche du zéro absolu, puis soumis à un champ électrique suffisamment intense pour provoquer l’évaporation des atomes en surface, un par un, sous forme d’ions. Chaque ion est collecté par un détecteur qui mesure à la fois sa nature chimique et son point d’origine dans l’échantillon. Le logiciel de reconstruction génère alors une cartographie complète de la distribution des atomes, avec une résolution tridimensionnelle de niveau atomique. En quelques heures, il devient possible d’obtenir l’image de dix à cent millions d’atomes.
Le modèle acquis par Grenoble INP – UGA combine impulsions électriques et impulsions laser. Ces nouveaux modes d’acquisition rendent l’analyse compatible avec une très large gamme de matériaux, depuis les alliages métalliques les plus classiques jusqu’aux matériaux non conducteurs tels que céramiques, roches, oxydes, nitrures ou semiconducteurs. Les applications s’étendent ainsi de la métallurgie à la microélectronique, en passant par les nanosciences ou encore la géologie.
