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Microscopio de fuerza atómica
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Diagrama de un microscopio de fuerza atómica
El Microscopio de fuerza atómica (AFM, de sus siglas en inglés Atomic Force Microscope) es un instrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los nanonewtons. Al rastrear una muestra, es capaz de registrar continuamente su topografía mediante una sonda o puntaafilada de forma piramidal o cónica. La sonda va acoplada a un listón o palanca microscópica muy flexible de sólo unos 200 µm. El microscopio de fuerza atómica ha sido esencial en el desarrollo de la nanotecnología, para la caracterización y visualización de muestras a dimensiones nanométricas ().
Índice
1 Historia
2 Comparación del AFM con otros microscopios
3 Instrumentación
3.1 Micropalancas3.2 Sensores de flexión
3.3 Punta
4 Precisión
5 Tipos de medidas, modos de operación y aplicaciones
5.1 Modos de operación en imagen
5.1.1 Modo contacto
5.1.2 Modo dinámico
5.1.3 Modos dinámicos en líquido
6 Enlaces externos
6.1 Fabricantes
7 Referencias
Historia
Gerd Binnig y Heinrich Rohrer fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1986 por su trabajo en microscopía debarrido de túnel. Binnig y Rohrer fueron reconocidos por el desarrollo de la técnica de microscopía poderosa, que puede formar una imagen de cada uno de los átomos sobre una superficie de metal o de semiconductores mediante el escaneo de la punta de una aguja sobre la superficie a una altitud de sólo unos pocos diámetros atómicos. Compartieron el premio con el científico alemán Ernst Ruska, eldiseñador del primer microscopio electrónico.[1]
Comparación del AFM con otros microscopios
Microscopio óptico
El microscopio óptico es una herramienta muy útil para obtener imágenes de muestras orgánicas e inorgánicas, pero está limitado para una resolución de 1mm a 1 micra.
Microscopio electrónico
El microscopio electrónico tiene una resolución entre 1mm y 1nm. Es, por lo tanto, idóneo para ladeterminación de estructuras a nivel molecular y atómico. La resolución no está limitada por la difracción, pero sí por las lentes. El microscopio de campo cercano tiene una resolución todavía mayor: entre 1µm y 1Å.
TEM
El Microscopio electrónico de transmisión, tiene las siguientes características que lo hacen muy útil:
Resolución atómica.
Puede determinarse estructuras en 2 dimensiones.Interacción electrones a electrones.
SEM
El Microscopio electrónico de barrido tiene las siguientes características:
Resolución atómica.
Requiere vacío.
Debe cubrirse a menudo el espécimen.
Permite características superficiales.
STM
El microscopio de efecto túnel (STM) es un instrumento que permite visualizar regiones de alta o baja densidad electrónica superficial, y de ahí inferir laposición de átomos individuales o moléculas en la superficie de una red. La “observación” atómica se ha vuelto una tarea común en muchos laboratorios debido al bajo costo de este tipo de microscopía en comparación con la microscopía electrónica.
Las técnicas de microscopía de barrido por sondeo (SPM: Scanning probing microscopy) que incluyen al STM y al AFM se utilizan en áreas de la ciencia que vandesde la biología hasta la física del estado sólido.
Consideraciones
Las muestras deben ser conductoras.
Algunas superficies parecen demasiado lisas al STM, la altura aparente o corrugación es de 1/100 a 1/10 diámetros atómicos.
Entonces, para resolver átomos individuales la distancia entre punta y muestra debe mantenerse constante a menos de 1/100 de diámetro atómico o hasta 0.002 nm., por elloel STM debe aislarse de las vibraciones.
Debe tomarse en cuenta que el resultado es una visualización que permite conocer características de la muestra.
No es una fotografía de los átomos en la superficie. Los átomos parecen tener superficies sólidas en las imágenes de STM, pero en realidad no las tienen.
Sabemos que el núcleo de un átomo está rodeado de electrones en constante movimiento....