microscopio de fuerza atomica
Páginas: 6 (1251 palabras)
Publicado: 28 de noviembre de 2013
Universidad Autónoma del Estado de México
Facultad de Ciencias
Lic. En Biotecnología
U.A. : Fundamentos de Física
“Microscopio de Fuerza Atómica”
Elaborado por:
Ulrick Yael Alcántara Orzuna
Emmanuel Abelardo Zepeda Aquiles
Fecha de entrega: 25 de noviembre de 2013.
Microscopio de Fuerza Atomica
Una de las técnicas para la caracterización de superficies ensólidos desde su invención, es el microscopio de escaneo por tunelamiento (STM), que es un instrumento para la generación de imágenes a nivel atómico. Se desarrollo por GerdBinning y Heinrich Roher (Premio nobel Física, 1981) . Este es un instrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los piconewtons. Al rastrear una muestra, es capaz de registrar continuamente su topografíamediante una punta afilada de forma piramidal o cónica. En el cual una buena resolución es considerada entre 0.1 nm en su resolución lateral y 0.001 nm en resolución de profundidad, con esta resolución, átomos individuales dentro de los materiales son puestos en una imagen. El STM se usa en alto vacío, aire, agua, entre otros varios líquidos o gases y temperaturas .Figura 1: El AFM es capaz de detectar fuerzas del orden de los nanonewton. Al analizar, registra continuamente la altura de la superficie mediante una punta cristalina de forma piramidal. (cantilever).
Como precursor el STM, desde su aparición en 1986, el Microscopio de Fuerza Atómica (AFM), ha sido un equipo importante para la elucidación de la microestructura de materiales, desde que fueinventado. Basado en la interacción local entre la punta y la superficie de una muestra, el AFM es utilizado en la caracterización de materiales para determinar sus propiedades físicas .
Figura 2: Una antena metálica agrupa luz infrarroja irradiada de un láser de CO2. El cristal es perturbado en la superficie con un haz de iones de galio (tablero de ajedrez) se escanea. Las caras del cristalno perturbados aparecen brillantes y las áreas oscuras perturbados .
El AFM trabaja en diferentes modos de operación como: Tapping, Contacto e Imagen de Fase para obtener la topografía de la superficie de la muestra. También determina las propiedades físicas de los materiales como: viscoelasticidad, fuerza eléctrica y fuerza magnética, todo esto lo hace gracias a la conjunción de sensorespara la recopilación de información y su posterior procesamiento .
Modos de funcionamiento
Figura 3: A) Modo contacto B) Modo dinámico C) Modo zapping
Modo contacto: En el barrido en modo contacto (figura a) la fuerza entre punta y muestra se mantiene constante, manteniendo una constante de deflexión. La deflexión de la punta estática se utiliza como una señalde retroalimentación.
La fuerza de adhesión es una fuerza fundamental en el modo contacto:
Donde es la tensión superficial del agua, es el ángulo del menisco entre punta y muestra, y R hace referencia al radio de la punta y de la muestra.
Modo dinámico: En los modos dinámicos se hace vibrar la micropalanca a su frecuencia de resonancia. La interacción punta-superficie modifica la amplitud, frecuencia y fasede la resonancia, mientras el lazo de realimentación mantiene constante alguna de las propiedades. Según la propiedad a calificar se divide en dos métodos:
En el Modo de no contacto o de frecuencia modulada (figura b) se mantiene constante la frecuencia de resonancia. La principal aplicación del FM-AFM es levantar topografías de superficies duras a escala atómica y operando en vacío.
Enel Modo de repiqueteo (tapping mode) o de amplitud modulada (figura c) se mantiene constante la amplitud. Se usa principalmente en medio líquido para obtener imágenes de muestras biológicas que sólo son estables en soluciones acuosas.
Las aplicaciones de esta herramienta mecatrónica por así llamarle, tiene diversas aplicaciones entre las que se pueden mencionar, medidas de propiedades como la...
Universidad Autónoma del Estado de México
Facultad de Ciencias
Lic. En Biotecnología
U.A. : Fundamentos de Física
“Microscopio de Fuerza Atómica”
Elaborado por:
Ulrick Yael Alcántara Orzuna
Emmanuel Abelardo Zepeda Aquiles
Fecha de entrega: 25 de noviembre de 2013.
Microscopio de Fuerza Atomica
Una de las técnicas para la caracterización de superficies ensólidos desde su invención, es el microscopio de escaneo por tunelamiento (STM), que es un instrumento para la generación de imágenes a nivel atómico. Se desarrollo por GerdBinning y Heinrich Roher (Premio nobel Física, 1981) . Este es un instrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los piconewtons. Al rastrear una muestra, es capaz de registrar continuamente su topografíamediante una punta afilada de forma piramidal o cónica. En el cual una buena resolución es considerada entre 0.1 nm en su resolución lateral y 0.001 nm en resolución de profundidad, con esta resolución, átomos individuales dentro de los materiales son puestos en una imagen. El STM se usa en alto vacío, aire, agua, entre otros varios líquidos o gases y temperaturas .Figura 1: El AFM es capaz de detectar fuerzas del orden de los nanonewton. Al analizar, registra continuamente la altura de la superficie mediante una punta cristalina de forma piramidal. (cantilever).
Como precursor el STM, desde su aparición en 1986, el Microscopio de Fuerza Atómica (AFM), ha sido un equipo importante para la elucidación de la microestructura de materiales, desde que fueinventado. Basado en la interacción local entre la punta y la superficie de una muestra, el AFM es utilizado en la caracterización de materiales para determinar sus propiedades físicas .
Figura 2: Una antena metálica agrupa luz infrarroja irradiada de un láser de CO2. El cristal es perturbado en la superficie con un haz de iones de galio (tablero de ajedrez) se escanea. Las caras del cristalno perturbados aparecen brillantes y las áreas oscuras perturbados .
El AFM trabaja en diferentes modos de operación como: Tapping, Contacto e Imagen de Fase para obtener la topografía de la superficie de la muestra. También determina las propiedades físicas de los materiales como: viscoelasticidad, fuerza eléctrica y fuerza magnética, todo esto lo hace gracias a la conjunción de sensorespara la recopilación de información y su posterior procesamiento .
Modos de funcionamiento
Figura 3: A) Modo contacto B) Modo dinámico C) Modo zapping
Modo contacto: En el barrido en modo contacto (figura a) la fuerza entre punta y muestra se mantiene constante, manteniendo una constante de deflexión. La deflexión de la punta estática se utiliza como una señalde retroalimentación.
La fuerza de adhesión es una fuerza fundamental en el modo contacto:
Donde es la tensión superficial del agua, es el ángulo del menisco entre punta y muestra, y R hace referencia al radio de la punta y de la muestra.
Modo dinámico: En los modos dinámicos se hace vibrar la micropalanca a su frecuencia de resonancia. La interacción punta-superficie modifica la amplitud, frecuencia y fasede la resonancia, mientras el lazo de realimentación mantiene constante alguna de las propiedades. Según la propiedad a calificar se divide en dos métodos:
En el Modo de no contacto o de frecuencia modulada (figura b) se mantiene constante la frecuencia de resonancia. La principal aplicación del FM-AFM es levantar topografías de superficies duras a escala atómica y operando en vacío.
Enel Modo de repiqueteo (tapping mode) o de amplitud modulada (figura c) se mantiene constante la amplitud. Se usa principalmente en medio líquido para obtener imágenes de muestras biológicas que sólo son estables en soluciones acuosas.
Las aplicaciones de esta herramienta mecatrónica por así llamarle, tiene diversas aplicaciones entre las que se pueden mencionar, medidas de propiedades como la...
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