Microscopio De Fuerzas At Micas



Contenido
Introducción 2
Historia del AFM 2
AFM en la actualidad 4
Componentes 5
Conceptos básicos en instrumentación de AFM 6
Transductores piezoeléctricos 7
Transductores de fuerza 7
Controlador feedback 7
Portaobjeto del AFM 8
Sonda y cantiléver del AFM 9
Fotodiodo 10
Entorno del instrumento 10
Entorno del escaneo 11
Control de la temperatura 11
Preparación de la muestra 12
Modos en el AFM14
Modos topográficos 14
Modo contacto 14
Modos oscilantes 15
Modos de no contacto 16
Modos de Contacto intermitente 17
Modos no topográficos 17
Nanoindentación 17
Microscopía de fuerza lateral 18
Imágenes de fase 18
Microscopía de fuerza magnética (MFM) 19
Aplicaciones en la actualidad 20
Bibliografía 22


Introducción
La microscopia de fuerzas atómicas es una técnica asombrosa que permite very medir estructuras de superficie con una resolución y precisión sin precedentes. Un microscopio de fuerzas atómicas (AFM, de las siglas en inglés) permite, por ejemplo, obtener imágenes mostrando el arreglo de átomos individuales en una muestra, o ver la estructura de moléculas individuales. Una de las ventajas es que el AFM no necesita ser operado bajo extremas condiciones (alto vacío ytemperaturas criogénicas). Por otro lado casi cualquier muestra puede ser observada en el mismo, sea ésta muy dura, como el caso de la superficie de materiales cerámicos, o muy blandas, como polímeros altamente flexibles, células humanas o moléculas de ADN.
El AFM tiene varios modos “espectroscópicos”, que miden otras propiedades de la muestra a escala nanométrica. Por esto, desde su invención en ladécada de 1980, se ha usado en todos los campos de la ciencia, como ser química, biología, física, ciencia de los materiales, nanotecnología, astronomía, medicina, etc.
Un AFM es bastante diferente que los otros microscopios, debido a que no forma una imagen enfocando luz o electrones sobre una superficie, como los microscopios ópticos o electrónicos. Un AFM físicamente “siente” la superficie de lamuestra con una aguda sonda, construyendo un mapa de la altura de la superficie de la muestra. Esto es muy diferente de un microscopio de imágenes, los cuales miden una proyección 2D de la superficie de la muestra. Tal imagen 2D no tiene ninguna información de altura, por lo que con un microscopio de imágenes, se debe inferir esa información de la imagen o rotando la muestra para vercaracterísticas de alturas.
La información de un AFM debe ser tratada para formar una imagen de la clase que se espera ver de un microscopio. Esto suena como una desventaja, pero el tratamiento es bastante simple, y además, es muy flexible, ya que habiendo tomado la información de altura con el AFM se puede generar la imagen que se ve de la muestra desde cualquier ángulo posible con simple análisis porsoftware. Por otra parte, la información de altura hace muy simple medir rápidamente altura, longitud, ancho o volumen de cualquier característica en la imagen.
El hecho de que el AFM opera diferente de otros microscopios, y que la sonda interactúa físicamente con la muestra, significa que no es tan intuitivo de usar como los microscopios ópticos. Mientras que la mayoría de las personas entiende losprincipios básicos del uso de microscopios de luz, como por ejemplo, foco, iluminación, profundidad de campo, etc., el uso de un AFM no tiene ninguno de esos conceptos. No hay nada que enfocar, no hay iluminación de la muestra y cero profundidad de campo, por lo que la operación de un AFM es bastante diferente de las expectativas de un usuario de microscopio. Significa que tanto la operación comola compresión de datos de un AFM pueden ser confusas inicialmente.

Historia del AFM
Como se mencionó antes, el AFM trabaja barriendo la superficie de la muestra con una sonda, y construye un mapa de la altura o topografía de la superficie a medida que avanza. Sin embargo, este no fue el primer instrumento que trabaja de esta manera. El predecesor del AFM fue el “perfilador de aguja” (stylus...