Qu'est ce qu'un cristal piézo-électrique ?

Un matériau piézo-électrique est un cristal qui se déforme quand il est soumis à une différence de potentiel (ddp) (première animation), et qui réciproquement se polarise quand il est soumis à une contrainte mécanique (deuxième animation).
animation d'un cristal piezo électrique, application d'une tensionanimation d'un cristal piezo électrique - contrainte mécanique

L'allume-gaz de cuisine

Vous êtes vous déjà demandé comment fonctionnait un allume-gaz (cet appareil qui fait des étincelles quand on appuie dessus) ? Un allume-gaz tire profit des propriétés d'un cristal piézo-électrique : les extrémités du cristal de l'allume gaz sont reliées aux deux pointes en vis à vis de l'appareil ; lorsque vous appuyez sur le pressoir, vous compressez le cristal de quelques dizaines de micromètres, ce qui suffit à créer une ddp de plusieurs milliers de volts et à déclencher une décharge entre les deux pointes.

Comme je l'ai déjà mentionné, l'effet marche dans les deux sens : appliquez une ddp de plusieurs milliers de volts au cristal, il se déformera de quelques dizaines de micromètres. En extrapolant, vous pourriez avancez qu'il suffirait d'appliquer quelques volts pour déformer le cristal d'une dizaine de nanomètres (10-9 m)... Et bien vous n'auriez pas tort, et on voit poindre à l'horizon la possibilité de contrôler la matière à l'échelle atomique grâce aux cristaux piézo-électriques.

Les piézos du STM

Les cristaux piézo-électriques d'un STM sont quant à eux pilotés par des tensions de quelques millivolts associées à des déformations de quelques picomètres (10-12 m)!
les constituants du microscope à effet tunnel (STM) : les piezos, la pointe et la surface
Emplacement des différents acteurs.
Ici, la pointe est encore à quelques millimètres de la surface de l'objet. La phase d'imagerie est précédée d'une phase d'approche progressive de la surface vers la pointe par un moteur pas à pas.