FR2987131A1 - Sonde active pour microscopie optique en champ proche et son procede de fabrication. - Google Patents

Abstract

Sonde active pour microscopie optique en champ proche, caractérisée en ce qu'elle comporte une pointe métallique ou métallisée (PM) à l'apex de laquelle se trouve un bloc de dimensions nanométriques (BP) comprenant une matrice en polymère susceptible, ou contenant un hôte (MH) susceptible d'émettre, sous éclairage, un rayonnement lumineux (SH) de longueur d'onde différente de celle d'éclairage. Procédé de fabrication d'une telle sonde.

Description

SONDE ACTIVE POUR MICROSCOPIE OPTIQUE EN CHAMP PROCHE ET SON PROCEDE DE FABRICATION L'invention porte sur une sonde active pour microscopie optique en champ proche et sur son procédé de fabrication, ainsi que sur un 5 microscope optique en champ proche comprenant une telle sonde. La microscopie optique en champ proche (SNOM ou NSOM, de l'anglais « Scanning Near-field Optical Microscopy ») est une technique de microscopie à balayage qui permet de s'affranchir de la limite imposée par la diffraction à la résolution de la microscopie optique conventionnelle. Le 10 principe à la base de cette technique consiste à éclairer un échantillon et en balayer la surface avec une sonde de taille nanométrique (généralement une pointe). La sonde est utilisable pour travailler dans le champ proche optique, en mode collection et/ou illumination, et permet ainsi d'obtenir une image de l'échantillon dont la résolution est limitée par ses dimensions, et pas par la 15 diffraction. La sonde peut être une simple pointe diffusante, comme une pointe de microscope à force atomique ou à effet tunnel, dont la fonction est uniquement de convertir les ondes évanescentes présentes à proximité de l'échantillon en ondes propagatives, qui peuvent être détectées en champ 20 lointain par un système optique conventionnel. On parle alors de microscopie optique en champ proche « sans ouverture ». En variante, la sonde peut présenter une ouverture de taille nanométrique : c'est la microscopie optique en champ proche « avec ouverture ». Cette nano-ouverture peut servir pour générer des ondes 25 évanescentes que l'échantillon peut convertir en ondes propagatives qui seront ensuite détectées en champ lointain (« mode illumination »), pour collecter des ondes évanescentes générées par l'échantillon éclairé par une source de lumière extérieure et non locale (« mode collection »), ou bien pour générer et collecter en même temps des ondes évanescentes (« mode 30 illumination-collection »). La sonde avec nano-ouverture peut être constituée par une fibre optique présentant une extrémité étirée et métallisée.

Les techniques conventionnelles de microscopie optique en champ proche - avec ou sans ouverture - ne permettent pas d'obtenir une résolution spatiale meilleure que 30 nm environ. La résolution spatiale étant directement liée aux dimensions de la sonde, il faut en effet utiliser des 5 ouvertures et/ou des pointes de dimensions inférieures à la résolution souhaitée. Bien que l'utilisation d'ouvertures ou pointes de dimensions inférieures à 30 nm environ soit techniquement réalisable, en pratique des sondes de ce type seraient inutilisables car elles généreraient un signal d'intensité insuffisante, avec un mauvais rapport signal sur bruit. 10 Le concept de microscopie optique en champ proche à sonde active, introduit dans les années 90 du vingtième siècle, vise à permettre une amélioration de la résolution spatiale. Son principe consiste à utiliser une source secondaire de lumière de dimensions nanométriques, émettant directement dans le champ proche de l'objet à observer. En tant que source, 15 on peut utiliser un nano-objet fluorescent, par exemple un microcristal contenant une molécule fluorescente unique, fixé à l'extrémité d'une pointe diffusante (J. Michaelis et al. « Optical microscopy using a single-molecule light source », Nature, Vol. 405, 18 mai 2000, pp. 325 - 328). Concrètement, la mise en oeuvre de ce concept s'est avérée très complexe et n'a pas permis 20 d'obtenir des résolutions meilleures que les techniques plus conventionnelles utilisant des sondes « passives ». Cela est dû principalement au fait qu'il est difficile d'accrocher et de maintenir de façon stable une nano-source de lumière à une sonde, et de la localiser précisément. I. Berline et al. ont proposé une approche permettant d'éviter 25 cette difficulté. Comme illustré sur la figure 1, ces auteurs utilisent une pointe métallique PM immergée dans une gouttelette de liquide L posée à la surface de l'échantillon E à observer. Le liquide est une solution contenant du 4-dibutyl-amino-4'-nitroazobenzene (DBANA), une molécule de forme allongée, présentant un dipôle électrique permanent et une hyperpolarisabilité p 30 (susceptibilité diélectrique du deuxième ordre à l'échelle moléculaire) élevée. Une différence de potentiel AV est appliquée entre la pointe métallique et l'échantillon ; ainsi un champ électrique statique intense se développe principalement au niveau de l'apex de la pointe et induit un alignement et une orientation localisés des molécules. Simultanément, l'ensemble formé par la pointe et la gouttelette liquide est éclairé par un faisceau laser impulsionnel FL dans le proche infrarouge (longueur d'onde 2^,i : 780 nm ; durée : 100 fs). Dans un petit volume VS immédiatement au-dessous de la pointe, dont les dimensions latérales sont de l'ordre du rayon de courbure de l'apex de cette dernière, les molécules de DBANA sont orientées et alignées et émettent de manière cohérente un rayonnement de seconde harmonique SH à une longueur d'onde X2=W2=390 nm. En dehors de ce volume, l'orientation aléatoire des molécules de DBANA ne permet que la génération incohérente d'un rayonnement de seconde harmonique très faible. Ainsi, le volume VS peut être considéré comme une nano-source de lumière, émettant un rayonnement à une longueur d'onde différente de celle du faisceau laser d'éclairage. Contrairement aux nano-sources de lumière utilisées dans les sondes SNOM actives connues en précédence, le volume VS est nécessairement positionné exactement en correspondance de l'apex de la pointe PM ; en outre, aucune opération complexe de fixation n'est nécessaire. Par ailleurs, une émission lumineuse relativement intense peut être obtenue à partir d'un faible nombre de molécules - et donc d'un volume VS très petit - grâce à la nature cohérente du processus de génération de seconde harmonique (signal quadratique avec le nombre de molécules orientées), ce qui n'est pas le cas pour les nano-sources exploitant la fluorescence moléculaire. Cependant, l'utilisation d'une gouttelette liquide peut être incompatible avec certains échantillons. En outre, la réfraction au sein de la gouttelette et l'absorption de la lumière par le liquide compliquent tant l'illumination de l'échantillon que la collecte du signal de seconde harmonique. Pour contourner cette difficulté, il a été proposé d'effectuer l'illumination et la collecte par la face arrière de l'échantillon, par exemple au moyen d'un prisme transparent PR ou d'un objectif de microscope possédant une forte ouverture numérique. Un tel montage n'est pas toujours envisageable, surtout si l'échantillon est opaque.

L'invention vise à surmonter les inconvénients précités de l'art antérieur. Un objet de l'invention, permettant d'atteindre cet objectif, est une sonde active pour microscopie optique en champ proche, caractérisée en ce qu'elle comporte une pointe métallique ou métallisée à l'apex de laquelle se trouve un bloc de dimensions nanométriques comprenant une matrice en polymère susceptible, ou contenant un hôte susceptible d'émettre, sous éclairage, un rayonnement lumineux de longueur d'onde différente de celle d'éclairage.

Un avantage d'une telle sonde active est que le bloc de dimensions nanométriques, qui sert de nano-source de lumière, peut être fabriqué directement in situ par photopolymérisation ou photoréticulation locale d'un précurseur, grâce à un effet d'exaltation du champ optique qui se produit à proximité d'une pointe conductrice sous éclairage. Les difficultés 15 liées à la fixation et/ou à la localisation de la nano-source sont donc évitées. Selon différents modes de réalisation de l'invention : - Ledit hôte peut comprendre des molécules hyperpolarisables alignées et orientées, moyennant quoi ledit bloc de dimensions nanométriques est susceptible d'émettre un rayonnement de 20 seconde harmonique. En particulier, lesdites molécules hyperpolarisables peuvent être des molécules dipolaires de type donneur-accepteur, alignées et orientées dans une direction axiale de ladite pointe. On obtient ainsi les avantages de la méthode précitée développée par L Berline et collaborateurs, sans les inconvénients liés à la nécessité de travailler en immersion dans un 2 5 liquide. - En variante, ledit hôte peut comprendre des atomes, molécules ou nano-objets fluorescents. - Ledit polymère peut être un photopolymère. - La sonde peut être du type sans ouverture. 30 - Ledit bloc de dimensions nanométriques peut comprendre un nano-objet plasmonique entièrement ou partiellement recouvert par ladite matrice en polymère. Ce mode de réalisation permet notamment d'utiliser une pointe formée par l'extrémité d'une fibre optique étirée et métallisée, moyennant quoi ladite sonde peut être du type avec ouverture. Toutefois la fabrication d'une telle sonde est plus difficile, car il faut fixer ou réaliser le nano-objet plasmonique à l'extrémité de la pointe ; cependant, même dans ce cas, la matrice en polymère peut être fabriquée in situ par photopolymérisation ou photoréticulation locale d'un précurseur.

On entend par « nano-objet plasmonique » tout objet présentant des détails de dimensions inférieures au micromètre et susceptible de supporter au moins un mode plasmonique. Il peut s'agir notamment d'une nanoparticule métallique, d'une nano-ouverture ou d'une structuration à l'échelle nanométrique d'une couche métallique revêtant ladite fibre optique.

Un autre objet de l'invention est un microscope optique en champ proche comprenant : - une sonde active telle que décrite ci-dessus ; - des moyens d'éclairage, pour éclairer ledit bloc de dimensions nanométriques avec un rayonnement lumineux à une première 20 longueur d'onde ; et - un détecteur de lumière, pour détecter un rayonnement lumineux à une deuxième longueur d'onde, différente de ladite première longueur d'onde, émis par ledit bloc de dimensions nanométriques et ayant interagi avec ladite pointe et un échantillon disposé à proximité de cette 25 dernière. Encore un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une sonde active pour microscopie optique en champ proche, comportant les étapes consistant à : - disposer une pointe métallique ou métallisée en contact 30 avec un milieu pouvant subir une modification chimique activée optiquement, de façon directe ou indirecte, et comprenant un composant susceptible d'émettre, lorsqu'il est éclairé, un rayonnement lumineux de longueur d'onde différente de celle d'éclairage ; et - éclairer ladite pointe par un rayonnement lumineux dont le champ électrique présente une composante parallèle à l'axe de la pointe et 5 dont la fluence est insuffisante pour activer directement ladite modification chimique, mais suffisante pour induire localement une dite modification chimique via une exaltation de champ par effet de pointe ou une émission d'électrons par l'apex de ladite pointe ; ladite modification chimique conduisant à la formation un bloc 10 solide de dimensions nanométriques recouvrant au moins en partie l'apex de ladite pointe. Selon différents modes de réalisation : - Ledit milieu peut comprendre un liquide photo- polymérisable et/ou photoréticulable. 15 - Ledit milieu peut comprendre des molécules hyperpolarisables, le procédé comportant également une étape d'application d'un champ électrique entre ladite pointe et une électrode pour aligner et orienter lesdites molécules. - Ladite électrode peut être un substrat sur lequel est 20 déposé ledit milieu. - Ladite étape d'application d'un champ électrique peut être mise en oeuvre pendant l'étape consistant à éclairer ladite pointe pour provoquer une modification chimique locale dudit milieu. En variante, elle peut être mise en oeuvre après l'étape consistant à éclairer ladite pointe. 25 - En variante, ledit milieu peut comprendre des atomes, molécules ou nano-objets fluorescents. Encore un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d'une sonde active pour microscopie optique en champ proche, comportant les étapes consistant à : 30 - fixer ou réaliser un nano-objet plasmonique à l'extrémité d'une pointe métallique ou métallisée ; - disposer l'extrémité de ladite pointe, avec ledit nano-objet plasmonique, en contact avec un milieu pouvant subir une modification chimique activée optiquement, de façon directe ou indirecte, et comprenant un composant susceptible d'émettre, lorsqu'il est éclairé, un rayonnement lumineux de longueur d'onde différente de celle d'éclairage ; et - exciter un mode plasmonique du nano-objet plasmonique, de manière à induire localement une dite modification chimique dudit milieu, moyennant quoi l'on obtient un bloc solide de dimensions nanométriques recouvrant au moins en partie ledit nano-objet plasmonique.

Notamment, ladite pointe peut être formée par l'extrémité d'une fibre optique étirée et métallisée. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront à la lecture de la description faite en référence aux dessins annexés donnés à titre d'exemple, dans lesquels: - Les figures 2A - 2C illustrent un procédé de fabrication d'une sonde active du type « sans ouverture » selon un mode de réalisation de l'invention ; La figure 2D illustre l'utilisation d'une telle sonde active ; Les figures 3A - 3D illustrent un procédé de fabrication 20 alternatif d'une sonde active du type « sans ouverture » selon un mode de réalisation de l'invention ; - La figure 3D' illustre une variante de l'étape représentée par la figure 3D ; et - La figure 4 représente une sonde active du type « avec 25 ouverture » selon un autre mode de réalisation de l'invention. La sonde active SA du type sans ouverture est essentiellement constituée par une pointe métallique (ou métallisée) PM à l'apex de laquelle se trouve un bloc ou « plot » polymère BP de dimensions nanométriques, constituant une nano-source de lumière. 30 Un objet est considéré comme ayant des dimensions nanométriques ou, de manière équivalente, comme étant un « nano-objet » 2 98713 1 8 lorsqu'au moins deux de ses trois dimensions principales - hauteur, longueur, largeur - sont inférieures ou égales à 100 nm. La pointe PM peut être une pointe de microscope électronique à effet tunnel ou de microscope à force atomique. Sa fabrication est 5 conventionnelle. Avantageusement, son apex présente un rayon de courbure inférieur à 100 nm, de préférence de l'ordre de 10 nm, voire moins. Comme illustré sur la figure 2A, la première étape d'un procédé de fabrication selon l'invention consiste à immerger la pointe PM dans une gouttelette d'un liquide photopolymérisable LP, déposée sur un 10 substrat conducteur SC, maintenu initialement au même potentiel que la pointe. La pointe est disposée à une distance prédéfinie du substrat, généralement comprise entre 1 et 100 nm environ. Le liquide photo-polymérisable peut comprendre en particulier quatre composants : un colorant photo-sensibilisant, un co-synergiste, un 15 monomère et un composant hyperpolarisable présentant un dipôle électrique permanent. Les trois premiers composants sont destinés à former une matrice polymère solide après photopolymérisation ; par contre, le composant hyperpolarisable est destiné à constituer un hôte émetteur de lumière. Par exemple, le colorant photo-sensibilisant peut être de l'éosine Y (2',4',5',7'-tétrabromofluorescéine disodique) présentant une bande d'absorption à 450 - 550 nm, à une concentration de 0,5% en poids; le cosynergiste, une amine telle que la méthyldiethanolamine (MDEA) à une concentration de 4% en poids et le monomère du pentaerythritol triacrylate (PETIA). Le composant hyperpolarisable peut être du 4-di-butyl-amino-4'- 2 5 nitroazobenzene (DBANA), comme dans les travaux précités de I. Berline et al., ou plus généralement toute autre molécule de type « push-pull uniaxe », comportant deux parties électroniquement conjuguées, dont une est donneuse et l'autre attractrice d'électrons. Ensuite (figure 2B) on applique une différence de potentiel AV 30 entre la pointe et le substrat conducteur. La valeur de cette différence de potentiel est choisie de telle sorte que le champ électrique à proximité de l'apex de la pointe soit d'environ 50 - 100 V/pm. L'effet de ce champ électrique est d'aligner axialement et orienter les molécules hyperpolarisables, identifiées par la référence MH sur la figure. Simultanément, on éclaire l'ensemble pointe-liquide par un faisceau lumineux d'éclairage FLE ayant une longueur d'onde proche du maximum d'absorption du colorant photo-sensibilisant (532 nm pour l'éosine). La fluence du faisceau est choisie de manière à être au-dessous du seuil d'activation de la modification chimique du liquide en l'absence de tout phénomène d'exaltation locale du champ électromagnétique. Le faisceau FLE est polarisé, et son vecteur champ électrique 10 présente une composante orientée selon l'axe de la pointe PM. Cela peut être obtenu en utilisant une incidence rasante et une polarisation p ou en utilisant une incidence normale d'un faisceau fortement focalisé possédant une polarisation radiale. Dans ces conditions, il se produit une exaltation locale du champ électromagnétique à proximité immédiate de l'apex de la pointe, avec 15 une amplification de l'intensité lumineuse pouvant atteindre un facteur 3000 sur une distance de quelques nanomètres. Cette exaltation induit une photopolymérisation locale du liquide, et donc la formation d'un bloc polymère solide BP de dimensions nanométriques, qui adhère à l'apex de la pointe. L'adhésion peut être facilitée par un traitement approprié de la surface de la 20 pointe, par exemple une fonctionnalisation. A titre d'exemple, il est connu que les fonctions thiols peuvent se chimisorber sur des métaux tels que l'or et l'argent. Ainsi, une fonctionnalisation adaptée au but recherché peut être obtenue en déposant une monocouche, auto-assemblée par trempage, de thiols possédant des substituants, tels que des acides ou des amines, à 25 même d'interagir électrostatiquement avec des constituants du polymère. Parmi les thiols pouvant être utilisés pour réaliser une telle fonctionnalisation on peut citer, à titre d'exemple uniquement, l'acide 11- mercaptoundecandique, l'acide 4-mercaptobenzoïque et l'hydroclorure de 6- amino-1-hexanhethiol. 30 L'extension spatiale du bloc de polymère est directement liée aux caractéristiques de la pointe (rayon de courbure, nature du métal), à la distance pointe-substrat, à la durée de l'éclairage et à l'intensité du faisceau d'éclairage. Le bloc BP peut présenter une forme approximativement sphérique, avec un rayon de 10 nm et, par conséquent, un volume de 4200 nm3. En supposant une concentration à 10-2M de DBANA, le bloc contient environ 25 molécules hyperpolarisables. Ce nombre est certes très faible, mais suffisant pour obtenir un signal de seconde harmonique détectable en raison de la nature cohérente du processus de génération et en profitant des effets d'exaltation locale de la pointe (effet d'antenne optique). L'effet d'exaltation du champ électromagnétique par une pointe conductrice a été étudié par L. Novotny et al. dans l'article « Theory of 10 Nanometric Optical Tweezers », Phys. Rev. Lett. 79, 4, pp. 645 - 648 (1997). Il convient de noter que l'exaltation du champ par une pointe conductrice est un effet non-résonant : la longueur d'onde d'éclairage peut donc être adaptée au liquide photopolymérisable, sans être contrainte par la géométrie ou le matériau de la pointe. 15 Une fois l'étape de photopolymérisation réalisée, on coupe le champ électrique et l'éclairage et on procède au rinçage du liquide non photopolymérisé (figure 2C). La figure 2D - qui n'est pas à l'échelle - illustre un mode d'utilisation de la sonde active ainsi fabriquée dans un microscope optique en 20 champ proche sans ouverture. Un oscillateur laser OL émet un faisceau laser FL, de préférence impulsionnel, à une longueur d'onde qui est focalisé sur la pointe, de préférence avec une polarisation résultante ayant une composante du champ électrique parallèle à l'axe de la pointe, et donc à l'axe principal des molécules hyperpolarisables. La réponse non-linéaire de ces 25 molécules - maximisée par ce choix de la polarisation - conduit à l'émission d'un rayonnement de seconde harmonique SH : le bloc polymère se comporte donc bien comme une nano-source de lumière à la longueur d'onde 2^.2 =?\1/2. Etant donné que cette source présente des dimensions bien inférieures à la longueur d'onde, son diagramme d'émission, représenté en trait pointillé, est 30 approximativement celui d'un dipôle, la présence de la pointe pouvant cependant modifier conséquemment ce diagramme. Le rayonnement SH interagit en champ proche avec l'échantillon E et la pointe PM ; cette interaction produit un rayonnement propagatif RP à la longueur d'onde X,2 qui est détecté par le capteur D, conformément aux principes de la microscopie optique en champ proche à sonde active sans ouverture. En variante, l'émission de la sonde active peut être excitée en 5 l'éclairant par le dessous au moyen d'un objectif de microscope fortement ouvert et d'une polarisation incidente radiale. Il est également possible de localiser une excitation en bout de la pointe par propagation de plasmons le long de la pointe et des effets dits de « nanofocalisation » décrits dans l'article de C. Neacsu et al. « Near-Field Localization in Plasmonic Superfocusing : A 10 Nanoemitter on a Tip », Nanoletters, 10, 592 (2010). La génération de seconde harmonique est un processus non résonant. Par conséquent, la longueur d'onde peut être choisie de manière relativement libre, en fonction de l'application considérée. Par exemple, il peut être avantageux d'utiliser un laser Ti : saphir émettant des impulsions 15 femtosecondes par exemple à une longueur d'onde 2^,1=780 nm, ce qui donne 12=390 nm. L'application d'un fort champ électrique peut, dans certains cas, initier des réactions électrochimiques parasites dans le liquide photopolymèrisable. Pour cette raison, il peut être opportun d'avoir recours à 2 0 un procédé alternatif en deux temps, illustré par les figures 3A - 3D, dans lequel l'application du champ électrique pour aligner et orienter les molécules n'intervient qu'après l'étape de photopolymérisation. Selon une variante, illustrée par la figure 3D', l'orientation des molécules hyperpolarisables peut se faire par effet corona. On procède en disposant la pointe PM en regard 25 d'une électrode en forme de pointe EP et en appliquant une forte différence de potentiel (1 keV ou plus, par exemple 6 keV) entre les deux pointes. L'ionisation de l'air ambiant qui en résulte conduit au dépôt d'ions sur la surface du bloc polymère, et donc à l'apparition d'un champ électrique à l'intérieur de ce dernier. Le bloc est chauffé, généralement à une température 30 proche de la température de transition vitreuse de la matrice, pour augmenter la mobilité des molécules qui peuvent s'orienter, puis refroidi tout en maintenant la tension de manière à « geler » l'orientation obtenue. La figure 4 illustre une sonde active de type à ouverture, dans laquelle la pointe métallique est en fait une fibre optique étirée et métallisée 5 FOM, à l'extrémité de laquelle a été fixé un nano-objet plasmonique conducteur NOC (nanoparticule métallique). L'excitation d'un mode plasmonique de surface de ce nano-objet jouant le rôle d'antenne entraîne une exaltation locale de champ qui permet la réalisation d'un bloc polymère BP par photopolymérisation locale, comme expliquée dans l'article de C. 10 Deeb et al., « Quantitative Analysis of Localized Surface Plasmons Based on Molecular Probing », ACS Nano 4(8), 4579 (2010). Contrairement à l'exaltation de champ par effet de pointe, l'excitation d'un mode plasmonique est un processus résonant ; par conséquent, la longueur d'onde du rayonnement d'éclairage FLE ne peut pas être choisie librement. En outre, la 15 fabrication de cette sonde active nécessite la fixation du nano-objet NOC à la fibre FOM, qui peut être difficile. Plusieurs variantes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, il est possible d'utiliser des molécules 20 fluorescentes en remplacement des molécules hyperpolarisables considérées jusqu'ici. Dans ce cas, il peut être nécessaire de prévoir une étape de blanchiment du colorant photo-sensibilisant, en particulier si ce dernier présente une absorption dans la bande d'émission des fluorophores considérés. Ce mode de réalisation parait moins avantageux en particulier 25 parce que la proximité de la pointe métallique peut induire une extinction (« quenching ») de la fluorescence. En revanche, il peut être avantageux d'utiliser des fluorophores excitables à deux photons, car dans ce cas il est plus facile de séparer spectralement l'excitation et l'émission. De plus, l'émission variant alors quadratiquement avec l'intensité incidente, la 30 localisation de l'émission se trouve améliorée.

D'autres photosensibilisateurs que l'éosine Y peuvent être utilisés ; par exemple, le bleu de méthylène permet d'utiliser un faisceau d'éclairage FLE rouge. D'autres compositions de précurseurs, exploitant différents mécanismes de modification chimique du milieu, peuvent être utilisées. A titre d'exemples non limitatifs on peut envisager, outre la photo-polymérisation directe de monomères, éventuellement en présence d'un photosensibilisateur (cas considéré jusqu'ici) : l'utilisation de matériaux hybrides sol-gel, par 10 exemple des siloxanes obtenus à partir du précurseur méthacryloxypropyltriméthoxysilane ; l'utilisation de polymères et résines photoréticulables qui deviennent insolubles après réticulation induite par l'éclairage. C'est notamment le cas des résines de photolithographie (dites 15 « positives ») comme la résine SU8. La différence par rapport aux autres cas considérés ici est que le milieu initial n'est pas liquide mais solide. - La modification chimique peut se faire par absorption multiphotonique, voire de manière indirecte par effet des électrons photo-émis localement par la pointe métallique ; voir à ce propos l'article de K. Iwami et 20 al. « Electron filed emission form a gold tip under laser irradiation at the plasmon-resonant wavelength », J. Vac. Sci. Technol. B 29(2), 2011. Ces variantes permettent d'éviter l'utilisation d'un photosensibilisateur. - La photopolymérisation de dérivés diacétylènes pour former des polydiacétylènes fluorescents comme décrit dans l'article de A.

25 Sakamoto et al. « Nanoscale Two-Photon lnduced Polymerization of Diacetylene Langmuir-Blodgett Film by Near-Field Photoirradiation », J. Phys. Chem. C2011, 115, 6190-6194. - Dans le cas du mode de réalisation de la figure 4, le nanoobjet plasmonique peut ne pas être une nanoparticule métallique mais, par 30 exemple, une nano-ouverture ou bien une structuration à l'échelle nanométrique de la couche métallique revêtant ladite fibre optique. - Le mode de réalisation de la figure 4 peut être généralisé au cas où la pointe n'est pas constituée par l'extrémité d'une fibre optique étirée et métallisée, mais est une simple pointe métallique ou métallisée sans ouverture. Dans ce cas, on a cumulativement une résonance plasmonique et une exaltation de champ par effet de pointe.

Claims (17)

1. REVENDICATIONS1. Sonde active pour microscopie optique en champ proche, caractérisée en ce qu'elle comporte une pointe métallique ou métallisée (PM) à l'apex de laquelle se trouve un bloc de dimensions nanométriques (BP) comprenant une matrice en polymère susceptible, ou contenant un hôte (MH) susceptible d'émettre, sous éclairage, un rayonnement lumineux (SH) de longueur d'onde différente de celle d'éclairage.
2. 2. Sonde active pour microscopie optique en champ proche selon la revendication 1, dans lequel ledit hôte comprend des molécules hyperpolarisables alignées et orientées, moyennant quoi ledit bloc de dimensions nanométriques est susceptible d'émettre un rayonnement de seconde harmonique.
3. 3. Sonde active pour microscopie optique en champ proche selon la revendication 2, dans laquelle lesdites molécules hyperpolarisables 15 sont des molécules dipolaires de type donneur-accepteur, alignées et orientées dans une direction axiale de ladite pointe.
4. 4. Sonde active pour microscopie optique en champ proche selon la revendication 1, dans lequel ledit hôte comprend des atomes, molécules ou nano-objets fluorescents. 20
5. 5. Sonde active pour microscopie optique en champ proche selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit polymère est un photopolymère.
6. 6. Sonde active pour microscopie optique en champ proche selon l'une des revendications précédentes, du type sans ouverture. 25
7. 7. Sonde active pour microscopie optique en champ proche selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle ledit bloc de dimensions nanométriques comprend un nano-objet plasmonique (NOC) entièrement ou partiellement recouvert par ladite matrice en polymère.
8. 8. Sonde active pour microscopie optique en champ proche 30 selon la revendication 7 lorsqu'elle dépend de l'une des revendications 1 à 5, dans laquelle ladite pointe est formée par l'extrémité d'une fibre optique(FOM) étirée et métallisée, moyennant quoi ladite sonde est du type avec ouverture.
9. 9. Microscope optique en champ proche comprenant : - une sonde active selon l'une des revendications 5 précédentes ; - des moyens d'éclairage (OL), pour éclairer ledit bloc de dimensions nanométriques avec un rayonnement lumineux à une première longueur d'onde ; et - un détecteur de lumière (D), pour détecter un 10 rayonnement lumineux à une deuxième longueur d'onde, différente de ladite première longueur d'onde, émis par ledit bloc de dimensions nanométriques et ayant interagi avec ladite pointe (PM) et un échantillon (E) disposé à proximité de cette dernière.
10. 10. Procédé de fabrication d'une sonde active pour 15 microscopie optique en champ proche, comportant les étapes consistant à : - disposer une pointe métallique ou métallisée (PM) en contact avec un milieu (LP) pouvant subir une modification chimique activée optiquement, de façon directe ou indirecte, et comprenant un composant (MH) susceptible d'émettre, lorsqu'il est éclairé, un rayonnement lumineux de 20 longueur d'onde différente de celle d'éclairage ; et - éclairer ladite pointe par un rayonnement lumineux (FLE) dont le champ électrique présente une composante parallèle à l'axe de la pointe et dont la fluence est insuffisante pour activer directement ladite modification chimique, mais suffisante pour induire localement une dite 25 modification chimique via une exaltation de champ par effet de pointe ou une émission d'électrons par l'apex de ladite pointe ; ladite modification chimique conduisant à la formation un bloc solide (BP) de dimensions nanométriques recouvrant au moins en partie l'apex de ladite pointe. 30
11. 11. Procédé selon la revendication 10 dans lequel ledit milieu comprend un liquide photo-polymérisable et/ou photo-réticulable.
12. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11 dans lequel ledit milieu comprend des molécules hyperpolarisables, le procédé comportant également une étape d'application d'un champ électrique entre ladite pointe et une électrode pour aligner et orienter lesdites molécules. s
13. 13. Procédé selon la revendication 12 dans lequel ladite électrode est un substrat (SC) sur lequel est déposé ledit milieu.
14. 14. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, dans lequel ladite étape d'application d'un champ électrique est mise en oeuvre pendant l'étape consistant à éclairer ladite pointe pour provoquer une o modification chimique locale dudit milieu.
15. 15. Procédé selon l'une des revendications 12 ou 13, dans lequel ladite étape d'application d'un champ électrique est mise en oeuvre après l'étape consistant à éclairer ladite pointe pour provoquer une modification chimique locale dudit milieu. 15
16. 16. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11 dans lequel ledit milieu comprend des atomes, molécules ou nano-objets fluorescents.
17. 17. Procédé de fabrication d'une sonde active pour microscopie optique en champ proche, comportant les étapes consistant à : 20 - fixer ou réaliser un nano-objet plasmonique (NOC) à l'extrémité d'une pointe métallique ou métallisée ; - disposer l'extrémité de ladite pointe, avec ledit nano-objet plasmonique, en contact avec un milieu pouvant subir une modification chimique activée optiquement, de façon directe ou indirecte, et comprenant un 25 composant susceptible d'émettre, lorsqu'il est éclairé, un rayonnement lumineux de longueur d'onde différente de celle d'éclairage ; et - exciter un mode plasmonique du nano-objet plasmonique, de manière à induire localement une dite modification chimique dudit milieu, moyennant quoi l'on obtient un bloc solide de dimensions nanométriques 30 recouvrant au moins en partie ledit nano-objet plasmonique.