Microscopio Afm

AFM

(Representación esquemática de los componentes de un AFM)
 INTRODUCCIÓN
E
l Microscopio de Fuerza Atómica, desarrollado en 1986,es un instrumento mecano-óptico que detecta fuerzas a nivel atómico, por lo que permite resoluciones de menos de 1 nm, en superficie conductoras y no conductoras, basándose en el desarrollo del microscopio de efecto túnel (Binning y Rohrer, 1981) que permitíaobtener imágenes de resolución atómica de superficies conductoras.
Gerd Binnig y Heinrich Rohrer fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1986 por su trabajo en microscopía de barrido 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 desemiconductores 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, el diseñador del primer microscopio electrónico.
La microscopía de fuerza atómica (AFM) se ha convertido en la técnica líder dentro de las técnicas de barrido con sonda. Sus posibilidades únicas como técnica decaracterización en la escala nanométrica y micrométrica han sido ampliamente reconocidas en la industria de los semiconductores y del almacenamiento electrónico.
Recientemente las capacidades del AFM en el campo de los polímeros han hecho que la microscopía de fuerza atómica se revele como una técnica complementaria de otras técnicas de caracterización microscópicas y difractométricas en lacaracterización morfológica, micro- y nanoestructural, así como en un gran número de aplicaciones en las que es la única técnica disponible.

¿QUE ES AFM?
E
l Microscopio de Fuerza Atómica (AFM) es un instrumento mecano-óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los nanonewton.  Al analizar una muestra, es capaz de registrar continuamente la altura sobre la superficie de una sonda o punta cristalinade forma piramidal.  La sonda va acoplada a un listón microscópico, muy sensible al efecto de las fuerzas, de sólo unos 200 µm de longitud.
Los componentes de un AFM son:
* Diodo láser: Fuerza normal, Fn=A+B-(C+D), y Fuerza lateral, Fl=A+C-(B+D).
* Micropalanca
* Fotodiodo
* Tubo piezoeléctrico

Micropalancas
Históricamente las primeras palancas tenían un tamaño de varios mm ysolían fabricarse con metal, por ejemplo a partir de un hilo de tungsteno con un extremo afilado y doblado en ángulo recto para producir la punta. Más tarde se hizo necesario, para mejorar la velocidad de barrido sin perder resolución, que las palancas tuvieran masas cada vez menores y simultáneamente frecuencias de resonancia mayores. La solución a este problema se halló en la microfabricaciónde las palancas.
Las micropalancas se producen en la actualidad empleando métodos de microfabricación heredados inicialmente de la industria microelectrónica como litografía de superficie y grabados reactivos de plasma de iones (RIE y DRIE siglas en inglés de Reactive Ion Etching y Deep Reactive Ion Etching). Las puntas suelen fabricarse a partir de deposiciones de vapor de algún material idóneosobre la palanca ya fabricada, en cuyo caso el resultado suele ser una punta cónica o más comúnmente, cuando el silicio es el material de elección, recurriendo a técnicas de grabado anisótropo. El grabado anisótropo involucra el uso de una solución grabadora que excava el material sólo o preferentemente en ciertas direcciones cristalográficas. De esta manera, es posible producir puntas piramidaleslimitadas por planos cristalográficos del material.
La fuerza de la micropalanca viene dada por el fabricante y se determina por la ley de Hooke. En este caso, la ley de Hooke se representa por la ecuación del resorte, donde se relaciona la fuerza F ejercida por el resorte con la distancia adicional x producida por alargamiento, del siguiente modo:
, siendo
El ruido de Johnson-Nyquist,...