Microscopio De Fuerza Atómica
Páginas: 6 (1414 palabras)
Publicado: 2 de mayo de 2012
Artículo presentado:
Atomic Force Microscope, G. Binning, C.F. Quate and C.H. Gerber.
Physical Review Letters, vol. 56 number 9, 1986.
A manera de introducción histórica, citamos textualmente el resumen del trabajo original de Binning, Quate y Gerber donde dan a conocer el microscopio de fuerza atómica.
“El microscopio de efecto túnel es propuesto como un método para medirfuerzas tan pequeñas como 10-18 N. Como una aplicación de ese concepto, nosotros introducimos un nuevo tipo de microscopio capaz de mostrar superficies en una escala atómica. El microscopio de fuerza atómica es una combinación de los principios del microscopio de efecto túnel y una aguja pefilometro1”.
El microscopio de fuerza atómica (AFM) tuvo su origen en el microscopio de barrido portunelaje. En esta técnica, una pequeña punta metálica se aproxima a la superficie de un material hasta una distancia de aproximadamente 1Å, de tal manera que si se aplica una diferencia de potencial del orden de 10-2 V se establece, por efecto túnel, una corriente eléctrica débil (~ 1nA). Se obtienen así, imágenes topográficas de la superficie de la muestra sin utilizar campos eléctricos externosmuy intensos. En el microscopio de efecto túnel las imágenes se refieren a la muestra que no tiene porqué ser metálica, aunque sí conductora, mientras que en el de fuerza atómica no es necesario que la muestra sea conductora.
De todas las técnicas empleadas para el estudio de las superficies, la Microscopía de Fuerza Atómica permite observar la topografía y/o morfología de las mismascon una resolución atómica. En el presente, el límite de resolución para el microscopio de efecto túnel está por debajo de los 2 Å, lo que permite obtener una visión clara de los átomos individuales en la superficie de la muestra. El artículo de Binning y Quate nos muestra básicamente la instrumentación para el AFM así como sus modos de operación, los cuales se exponen a continuación.
1. Estoes, un equipo basado en la medida de distancias que puede ser por medio de láser, preparado para registrar los perfiles longitudinales y transversales de las superficies, así como para tomar simultáneamente datos de textura.
El AFM se hizo pegando de manera muy meticulosa una pequeñísima punta de diamante al final de una pequeña tira de papel de oro. En este artículo Binning y Gerberutilizaron el cantilever para examinar superficies aislantes. Un pequeño gancho al final del cantilever se presionó contra la superficie mientras la muestra fue escaneada por debajo de la punta. La fuerza entre la punta y la muestra fue medida siguiendo la deflexión del cantilever. Esto fue realizado siguiendo la corriente túnel con una segunda punta posicionada por encima del cantilever.Ellos pudieron delinear características laterales tan pequeñas como 300 Å. De esta manera emergió el microscopio de fuerza.
El esquema básico del instrumento aparece reflejado en la Figura 1, tal y como lo muestran los autores en su artículo. El esquema es equivalente al mostrado en la figura 2, que se utilizará con fines didácticos para este trabajo.
[pic]La fuerza entre la punta y la superficie de la muestra es muy pequeña, normalmente menos de 10-9 N. Cómo realizar un seguimiento de esas pequeñas fuerzas es otro reto. El sistema de detección no mide la fuerza directamente. Lo que se detecta es la
deflexión del microcantilever.
Los sistemas para detectar la deflexión caen en varias categorías. El primer dispositivo introducido porBinning fue una punta túnel colocada encima de la superficie metalizada del cantilever. Este es un sistema muy sensible donde un cambio espacial de 1 Å entre la punta conductora y el cantilever cambia la corriente túnel en un orden de magnitud. Por tanto es posible medir deflexiones menores de 0.01 Å. Posteriores dispositivos se basaron en métodos ópticos como el interferómetro, donde un haz de...
Atomic Force Microscope, G. Binning, C.F. Quate and C.H. Gerber.
Physical Review Letters, vol. 56 number 9, 1986.
A manera de introducción histórica, citamos textualmente el resumen del trabajo original de Binning, Quate y Gerber donde dan a conocer el microscopio de fuerza atómica.
“El microscopio de efecto túnel es propuesto como un método para medirfuerzas tan pequeñas como 10-18 N. Como una aplicación de ese concepto, nosotros introducimos un nuevo tipo de microscopio capaz de mostrar superficies en una escala atómica. El microscopio de fuerza atómica es una combinación de los principios del microscopio de efecto túnel y una aguja pefilometro1”.
El microscopio de fuerza atómica (AFM) tuvo su origen en el microscopio de barrido portunelaje. En esta técnica, una pequeña punta metálica se aproxima a la superficie de un material hasta una distancia de aproximadamente 1Å, de tal manera que si se aplica una diferencia de potencial del orden de 10-2 V se establece, por efecto túnel, una corriente eléctrica débil (~ 1nA). Se obtienen así, imágenes topográficas de la superficie de la muestra sin utilizar campos eléctricos externosmuy intensos. En el microscopio de efecto túnel las imágenes se refieren a la muestra que no tiene porqué ser metálica, aunque sí conductora, mientras que en el de fuerza atómica no es necesario que la muestra sea conductora.
De todas las técnicas empleadas para el estudio de las superficies, la Microscopía de Fuerza Atómica permite observar la topografía y/o morfología de las mismascon una resolución atómica. En el presente, el límite de resolución para el microscopio de efecto túnel está por debajo de los 2 Å, lo que permite obtener una visión clara de los átomos individuales en la superficie de la muestra. El artículo de Binning y Quate nos muestra básicamente la instrumentación para el AFM así como sus modos de operación, los cuales se exponen a continuación.
1. Estoes, un equipo basado en la medida de distancias que puede ser por medio de láser, preparado para registrar los perfiles longitudinales y transversales de las superficies, así como para tomar simultáneamente datos de textura.
El AFM se hizo pegando de manera muy meticulosa una pequeñísima punta de diamante al final de una pequeña tira de papel de oro. En este artículo Binning y Gerberutilizaron el cantilever para examinar superficies aislantes. Un pequeño gancho al final del cantilever se presionó contra la superficie mientras la muestra fue escaneada por debajo de la punta. La fuerza entre la punta y la muestra fue medida siguiendo la deflexión del cantilever. Esto fue realizado siguiendo la corriente túnel con una segunda punta posicionada por encima del cantilever.Ellos pudieron delinear características laterales tan pequeñas como 300 Å. De esta manera emergió el microscopio de fuerza.
El esquema básico del instrumento aparece reflejado en la Figura 1, tal y como lo muestran los autores en su artículo. El esquema es equivalente al mostrado en la figura 2, que se utilizará con fines didácticos para este trabajo.
[pic]La fuerza entre la punta y la superficie de la muestra es muy pequeña, normalmente menos de 10-9 N. Cómo realizar un seguimiento de esas pequeñas fuerzas es otro reto. El sistema de detección no mide la fuerza directamente. Lo que se detecta es la
deflexión del microcantilever.
Los sistemas para detectar la deflexión caen en varias categorías. El primer dispositivo introducido porBinning fue una punta túnel colocada encima de la superficie metalizada del cantilever. Este es un sistema muy sensible donde un cambio espacial de 1 Å entre la punta conductora y el cantilever cambia la corriente túnel en un orden de magnitud. Por tanto es posible medir deflexiones menores de 0.01 Å. Posteriores dispositivos se basaron en métodos ópticos como el interferómetro, donde un haz de...
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