Un petit garçon, au nom de Roudoudou, s'élance en courant vers un château bizarre, poussé par la curiosité de la découverte. Voir pour savoir... mais surtout remarquer pour comprendre. Un crocodile aveugle peut-il s'alimenter de lui-même ? Poursuivant son chemin, Roudoudou ira de découverte en découverte. Sa première rencontre sera celle de sa propre pensée qui va l'entraîner, par une série de sauts, d'acrobaties, d'exercices d'adresse, dans un monde nouveau de connaissances.

Roudoudou va ainsi parcourir la gamme des différents microscopes électroniques à transmission, depuis les géants fonctionnant sous des millions de volts, jusqu'au microscope standard de 120 000 Volts. Un microscope sectionné sur toute sa hauteur révèlera les différents éléments constitutifs et servira à rappeler le principe de fonctionnement de l'appareil.

Par sa pensée, Roudoudou cherche à se faire une idée de la diffraction de Bragg, clé de l'interprétation des résultats en microscopie électronique. Elle provient du caractère ondulatoire de l'électron. La réflexion de l'onde associée à l'électron sur les plans du réseau cristallin est illustrée dans une plantation de peupliers, bien ordonnés, et par une expérience d'ondes à la surface d'un liquide qui rencontre un réseau d'obstacles, comme une planche à clous de fakir.

La notion d'ordre du réseau cristallin entraîne aussi celle de défauts, ou écarts à l'ordre parfait. Dans l'empilement de ses grains, un épi de maïs montre un type de défaut appelé dislocation. D'autres exemples apparaissent dans des étals de fruits ou dans des platebandes de salades (impuretés, joints de grains, lacunes,…). On conçoit, à partir de bidons secoués sur la plateforme d'un camion que ces défauts peuvent être mobiles au sein du cristal. Des exemples réels sont montrés à l'échelle microscopique (moulin de Frank-Read, déplacement d'une dislocation sous l'effet d'une contrainte,etc...)

Il comprend que pour faire glisser un tapis, il est plus facile de faire progresser un pli que de tirer le tapis tout en bloc.

Roudoudou est seul sur un patchwork. Sa pensée vient à son secours par une de ses apparitions dont elle est coutumière. Les électrons perdent de l'énergie dans l'échantillon. Une analyse de l'énergie des électrons qui le traversent permet d'identifier le matériau rencontré et ainsi de dresser la carte de la répartition des différents éléments chimiques qui le composent. Par exemple, l'aluminium et le béryllium dans un alliage sont clairement différenciés.

Un petit déplacement des atomes autour de leur position initiale peut faire disparaitre l'ordre, comme le désordre s'introduit dans un groupe de personnes assises au théâtre dès que chacun quitte sa place.

Mais ce qui intéresse encore plus Roudoudou, c'est de voir les atomes eux-mêmes. La difficulté essentielle réside dans le fait que l'atome que l'on cherche à observer est noyé dans le support sur lequel il repose. Comme une plume sur un éléphant. Le problème est avant tout celui du contraste.

Il est possible de visualiser des atomes individuels ou, mieux encore, les colonnes atomiques d'un cristal quand elles sont orientées dans la direction d'observation, comme l'arbre qui cache la forêt. Un atome semble cacher les autres. Les colonnes atomiques d'un cristal de silicium sont alors bien visibles.

C'est maintenant, Roudoudou qui entraîne sa pensée dans une course folle. Ils vont vite s'apercevoir que le désordre n'est souvent qu'un ordre caché : une étendue de verdure que l'on prendrait pour une prairie est, en fait, vue sous un autre angle, un vignoble bien taillé et ordonné.

Les reflets fugitifs de la lumière sur les flancs d'un bateau, laissent voir, si l'image est arrétée et correctement analysée,une symétrie d'ordre 3 : les lignes forment fréquemment entre elles des angles de 120°.

Introduction à la microscopie électronique à transmission, présentée à la manière d'un conte fantastique. Dans un château énigmatique, un petit garçon part à la recherche de la connaissance à l'aide de sa pensée, représentée par une jeune acrobate.

L'enfant découvre ainsi le microscope électronique à transmission qui est décrit de façon détaillée (utilisation d'un microscope sectionné sur toute sa hauteur).

En se promenant dans une plantation régulière de peupliers, il perçoit la structure interne des cristaux. Une onde qui se propage à la surface d'un liquide et traverse une planche à clous illustre la diffraction de Bragg, clé de l'interprétation des résultats en microscopie électronique.

Après la notion d'ordre apparaît celle de défaut cristallin, divers types de défauts étant représentés par des objets quotidiens : dislocations (alignements des grains d'un épi de maïs), impuretés (citrouille parmi des melons), propagation des défauts et déformations des réseaux cristallins (déformation d'un empilement régulier d'oranges), joints de grains, lacunes, etc.

Et l'enfant comprend que les électrons perdent de l'énergie en traversant la matière et que l'analyse de ces pertes d'énergie permet d'identifier un matériau (exemple : différenciation de l'aluminium et du béryllium dans un alliage).

Il comprend aussi que la visualisation des atomes est un problème de contraste et que l'on peut les rendre visibles en alignant les colonnes atomiques dans la direction d'observation (exemple : cristal de silicium).

Entraîné par sa pensée dans une course folle, il s'aperçoit que le désordre apparent n'est souvent qu'un ordre caché.