Une pointe qui écoute express
La pointe d'un microscope à effet tunnel plane au-dessus de la surface à une distance inférieure au diamètre d'un atome. D'habitude, elle sonde le relief comme un doigt lit une page en braille. Désormais, cette même pointe a appris à écouter les frémissements d'une membrane de la taille d'un ongle.
Dans cette nouvelle expérience, la pointe du microscope est à la fois un archet et un microphone. Elle effleure la membrane avec un champ électrique et la fait vibrer, puis capte ces oscillations. À la température de l'hélium liquide, la membrane chante si purement que ses mouvements sont visibles avec une précision du picomètre — soit cent fois plus petit qu'un atome.
Cette approche délicate ne chauffe pas et ne freine pas la membrane. Auparavant, pour observer de telles vibrations, il fallait des lasers ou des circuits électriques complexes qui interféraient inévitablement. Désormais, on peut observer la vie intime d'un oscillateur microscopique sans le perturber.
Cette méthode ouvre la voie à des capteurs capables de détecter des forces des milliers de fois plus faibles que le poids d'un grain de poussière. Ainsi, des mesures ultra-précises de pression et de mouvement à très basse température deviendront possibles — par exemple, dans les dispositifs quantiques du futur.
Un picomètre est un milliardième de mètre. Si l'on agrandissait un atome à la taille d'un terrain de football, un picomètre équivaudrait à l'épaisseur d'un cheveu humain.