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).
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 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)!