La microscopie électronique en transmission, mise au point en 1931 par Ernst Ruska et Max Knoll, a évolué énormément ces dix dernières années. Grâce à l’introduction des lentilles Cs (et Cc) corrigées, la résolution spatiale a grandement été améliorée et atteint aujourd’hui des valeurs bien en deçà de l’Angström. Mais, de façon peut-être encore plus remarquable, le développement de techniques comme l’EELS et l’EDX a été tel qu’il est maintenant possible d’obtenir non seulement de l’information chimique à une échelle atomique, mais aussi de déterminer la valence des ions à une échelle atomique. La puissance de la microscopie électronique moderne est qu’il est possible de combiner simultanément les différentes informations structurales, chimiques et électroniques sur une même région.
Dans cette présentation, nous prenons comme exemple l’oxyde de cérium. Ces nanocristaux se trouvent sous forme octaédriques avec des surfaces {111} ou sous forme d’« octaèdres tronqués » avec des plans {111} et {100}. La super-haute résolution montre que la surface des plans {111} a une terminaison oxygène, mais que les plans {100} ont une terminaison cérium. De plus, l’analyse EELS révèle qu’à la surface le Ce4+ se réduit en Ce3+. Cette réduction est plus prononcée sur les surfaces {111} que sur les plans {100}. L’imagerie en EELS nous permet de quantifier le nombre de plans affectés par cette réduction.
De par sa nature, la microscopie électronique en transmission une technique purement 2D, mais il est possible de reconstruire des images en 3D grâce à la tomographie. Récemment, nous avons montré qu’il est possible de reconstruire des images en 3D jusqu’à l’échelle atomique (à condition que la nanostructure soit cristalline) !
