Ana´Lisi Térmico Por Microscopia De Fuerzas Atómicas

Microscopía de Fuerzas Atómicas
(AFM)
1) El Análisis Térmico a Nanoescala
2) Propiedades Mecánicas

Análisis Térmico y Propiedades Mecánicas por AFM

ÍNDICE
Págs.
0. Aspectos generales
1. Fundamentos. Teoría
1.1 Análisis térmico a Nanoescala
1.2 Propiedades Mecánicas. Contraste de Fase.
2. Instrumentación
2.1 Respecto al análisis térmico
2.2 Respecto a las propiedades mecánicas3. Aplicaciones
3.1 Análisis térmico
3.2 Propiedades mecánicas: modulación de fuerza
4. Bibliografía

 Análisis Térmico y Propiedades Mecánicas por AFM

La Microscopia de Fuerzas Atómicas (AFM) permite visualizar los
materiales y muchas de sus propiedades con una extraordinaria resolución
espacial en la escala micrométrica y nanométrica. Su funcionamiento se basa
en la detección de lasminúsculas fuerzas atómicas o moleculares (del orden
de los nanoNewton) de interacción entre una punta y la superficie del material a
estudiar. Explicado de forma sencilla, se trata de una punta minúscula (apenas
20 nanómetros o inferior) que va recorriendo la superficie de un material y
midiendo las fuerzas de interacción punta-muestra. Ello permite efectuar la
caracterización nanoestructuralde materiales de naturaleza muy diversa
(cerámicas, polímeros, metales...). El conocimiento de la estructura de un
material permite prever, hasta cierto punto, su comportamiento. También
permite optimizar el material para la aplicación prevista o incluso encontrar
nuevas aplicaciones. Esto es lo que hace el ámbito de la química inorgánica
por ejemplo, prever la estructura de un material antesde haber desarrollado su
síntesis es casi imposible, la razón es que no se puede prever cómo se
organizarán los átomos del material pues las posibilidades son muchas. Pero sí
que se puede hacer el proceso inverso: resolver la estructura del material
después de sintetizarlo y, una vez conocida la estructura, modificar el proceso
de síntesis para mejorar o adaptar la estructura a lasnecesidades específicas.
A diferencia de la Microscopia Electrónica o de su antecesora la
Microscopia de Efecto Túnel (STM), el AFM no precisa de muestra conductora
por lo que encuentra aplicación específica en los materiales aislantes. Como
aplicaciones más interesantes, su aplicación a muestras con presencia de
campos magnéticos y eléctricos, y su uso en medio líquido para el estudio de
materialbiológico.
El trabajo a desarrollar muestra aplicaciones para caracterizar materiales
compuestos, mezclas de polímeros, y dentro de los polímeros el microanálisis
térmico. El trabajo está dividido en tres secciones: fundamento teórico de las
técnicas utilizadas, instrumentación en el cual se tendrá en cuenta sólo
aspectos relacionados con las técnicas a tratar, y por último aplicaciones.

1.-FUNDAMENTOS. TEORÍA

 

 

 

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Análisis Térmico y Propiedades Mecánicas por AFM

1.1- El Análisis Térmico a Nanoescala.
A lo largo de los años se han desarrollado varios métodos de operación
en AFM: en 1996 (Hammiche, A e tal. Localized thermal analysis using a
miniaturised probe. Review of scientific Instrumentation 6712, 4268-4273, 1996;
Hammiche, A et al.Scanning thermal microscopy: Subsurface imaging, thermal
mapping of polymer blends, and localized calorimetry. J. Vaccum Science and
Technology B142:1486-1491, 1996) introdujeron la técnica llegando el producto
comercial a estar disponible en 1998. El Microanálisis Térmico (Micro-thermal
Analysis), ahora nano, y Microscopia Térmica de Barrido, proporcionan un
robusto y fiable método para lamedida de temperaturas de transición en un
lugar del material localizado pudiendo ser usada en un amplio rango de
aplicaciones, que se resume en:
- Identificar materiales de diferente composición química
- Distinguir entre materiales en estado cristalino y amorfo
- En estado cristalino, polimorfos
- Mapeados de superficie con diferentes grados de entrecruzamiento en
polímeros
- Análisis...