Ingenieria Fisca
Páginas: 9 (2167 palabras)
Publicado: 13 de junio de 2012
TEMA 9: Microscopia de Efecto Túnel y Fuerza Atómica
9.1. Microscopias de sonda de barrido (SPM). 9.2. Técnicas SPM. 9.3 9.4 Microscopia de Efecto Túnel (STM). Microscopia de Fuerza Atómica (AFM). 9.4.1 AFM de contacto. 9.4.2 AFM de no-contacto (NC-AFM) 9.4.3 AFM de contacto intermitente (Tapping Mode). 9.5. Aplicaciones de las microscopias STM y AFM.
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9.1. Microscopias de sonda debarrido (SPM).
La microscopia SPM consiste en una familia de formas de microscopia donde una sonda puntiaguda barre la superficie de una muestra, monitorizándose la interacciones que ocurren entre la punta y la muestra. Es una herramienta de imagen con un amplio rango dinámico, que abarca los reinos de los microscopios óptico y electrónico. También se le considera como un perfilador con unaresolución 3-D. Las aplicaciones son muy diversas: medidas de propiedades como la conductividad superficial, distribución de carga estática, fricciones localizadas, campos magnéticos, y modulación elástica. Las dos principales formas de microscopias SPM son: - Scanning Tunneling Microscopy (STM). Desarrollada por Binning y Roher en los laboratorios IBM (Suiza), descubrimiento por el que recibieron elPremio Nobel de Física en 1986 - Atomic Force Microscopy (AFM). (Binning y col., 1986). En esta se distinguen tres modos principales: i) Modo de contacto, ii) Modo de nocontacto y, iii) Tapping Mode. Otros tipos de microscopia SPM son: Lateral Force Microscopy (LFM), Force Modulation Microscopy, Magnetic Force Microscopy (MFM), Electric Force Microscopy (EFM), Surface Potential Force Microscopy,Phase Imaging, Force Volume, Electrochemical STM etc. AFM (ECM), Scanning Thermal Microscopy (SThM),
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9.2 Técnicas SPM.
Las técnicas de microscopia SPM tienen en común: - Una punta. - Un sistema de nanodesplazamiento. - Una muestra. - Un dispositivo de acercamiento punta/muestra. - Una electrónica y/o informática de control. Los desplazamientos se realizan gracias a cerámicaspiezoeléctricas que aseguran el movimiento de la punta o de la muestra en los tres ejes. Toda interacción que se pueda medir entre la punta y la muestra puede
dar lugar a una forma de microscopia SPM. La resolución de cada tipo de microscopia dependerá, en última instancia, de la dependencia de la interacción medida con la distancia punta-muestra.
Durante el barrido de la punta sobre la muestra, se creauna imagen que da las variaciones de en función de la posición en la superficie.
Generalmente, se representa la medida obtenida por una imagen en contraste de color. Cualquiera que sea la naturaleza de modos de trabajo: - Interacción constante. que se mide, se distinguen dos
- Distancia punta-muestra constante.
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Las características generales de las técnicas SPM son: - Desplazamientosde hasta 150 m en el plano, y 10 - 15 m en altura. - Resolución de hasta 0.01 Å, resolución teórica de las cerámicas piezoeléctricas. - Permiten trabajar en medios muy variables: al aire, en atmósfera controlada, en vacío y ultra-alto vacío, altas/bajas temperaturas, líquidos.
9.3 Microscopia de Efecto Túnel (STM). En esta técnica se utiliza una punta muy aguda y conductora, y se aplica unvoltaje entre la punta y la muestra. Cuando la punta se acerca a unos 10 Å a la muestra, los electrones de la muestra fluyen hacia la punta, “túnel”, o viceversa según el signo del voltaje aplicado. Para que ocurra una corriente túnel tanto la muestra como la punta han de ser conductores o semiconductores. La imagen obtenida corresponde a la densidad electrónica de los estados de la superficie. Lacorriente túnel es una función que varía de modo exponencial con la distancia. Esta dependencia exponencial hace que la técnica STM tenga una alta sensibilidad, pudiéndose obtener imágenes con resoluciones de sub-ansgtrom. Esta técnica se puede utilizar en modo de altura o corriente constante.
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La principal ventaja de esta técnica es la resolución a escala atómica que ofrece. Para...
9.1. Microscopias de sonda de barrido (SPM). 9.2. Técnicas SPM. 9.3 9.4 Microscopia de Efecto Túnel (STM). Microscopia de Fuerza Atómica (AFM). 9.4.1 AFM de contacto. 9.4.2 AFM de no-contacto (NC-AFM) 9.4.3 AFM de contacto intermitente (Tapping Mode). 9.5. Aplicaciones de las microscopias STM y AFM.
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9.1. Microscopias de sonda debarrido (SPM).
La microscopia SPM consiste en una familia de formas de microscopia donde una sonda puntiaguda barre la superficie de una muestra, monitorizándose la interacciones que ocurren entre la punta y la muestra. Es una herramienta de imagen con un amplio rango dinámico, que abarca los reinos de los microscopios óptico y electrónico. También se le considera como un perfilador con unaresolución 3-D. Las aplicaciones son muy diversas: medidas de propiedades como la conductividad superficial, distribución de carga estática, fricciones localizadas, campos magnéticos, y modulación elástica. Las dos principales formas de microscopias SPM son: - Scanning Tunneling Microscopy (STM). Desarrollada por Binning y Roher en los laboratorios IBM (Suiza), descubrimiento por el que recibieron elPremio Nobel de Física en 1986 - Atomic Force Microscopy (AFM). (Binning y col., 1986). En esta se distinguen tres modos principales: i) Modo de contacto, ii) Modo de nocontacto y, iii) Tapping Mode. Otros tipos de microscopia SPM son: Lateral Force Microscopy (LFM), Force Modulation Microscopy, Magnetic Force Microscopy (MFM), Electric Force Microscopy (EFM), Surface Potential Force Microscopy,Phase Imaging, Force Volume, Electrochemical STM etc. AFM (ECM), Scanning Thermal Microscopy (SThM),
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9.2 Técnicas SPM.
Las técnicas de microscopia SPM tienen en común: - Una punta. - Un sistema de nanodesplazamiento. - Una muestra. - Un dispositivo de acercamiento punta/muestra. - Una electrónica y/o informática de control. Los desplazamientos se realizan gracias a cerámicaspiezoeléctricas que aseguran el movimiento de la punta o de la muestra en los tres ejes. Toda interacción que se pueda medir entre la punta y la muestra puede
dar lugar a una forma de microscopia SPM. La resolución de cada tipo de microscopia dependerá, en última instancia, de la dependencia de la interacción medida con la distancia punta-muestra.
Durante el barrido de la punta sobre la muestra, se creauna imagen que da las variaciones de en función de la posición en la superficie.
Generalmente, se representa la medida obtenida por una imagen en contraste de color. Cualquiera que sea la naturaleza de modos de trabajo: - Interacción constante. que se mide, se distinguen dos
- Distancia punta-muestra constante.
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Las características generales de las técnicas SPM son: - Desplazamientosde hasta 150 m en el plano, y 10 - 15 m en altura. - Resolución de hasta 0.01 Å, resolución teórica de las cerámicas piezoeléctricas. - Permiten trabajar en medios muy variables: al aire, en atmósfera controlada, en vacío y ultra-alto vacío, altas/bajas temperaturas, líquidos.
9.3 Microscopia de Efecto Túnel (STM). En esta técnica se utiliza una punta muy aguda y conductora, y se aplica unvoltaje entre la punta y la muestra. Cuando la punta se acerca a unos 10 Å a la muestra, los electrones de la muestra fluyen hacia la punta, “túnel”, o viceversa según el signo del voltaje aplicado. Para que ocurra una corriente túnel tanto la muestra como la punta han de ser conductores o semiconductores. La imagen obtenida corresponde a la densidad electrónica de los estados de la superficie. Lacorriente túnel es una función que varía de modo exponencial con la distancia. Esta dependencia exponencial hace que la técnica STM tenga una alta sensibilidad, pudiéndose obtener imágenes con resoluciones de sub-ansgtrom. Esta técnica se puede utilizar en modo de altura o corriente constante.
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La principal ventaja de esta técnica es la resolución a escala atómica que ofrece. Para...
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