Nanotecnologia

NANOESTRUCTURAS
Miguel Moreno Rico - Andrés Vargas Lugo - Rodrigo Salmón
Santa Tejeda - Santiago Canales

Técnicas de Obtención de Imagenes para Nanoestructuras
El desarrollo de nuevas técnicas para exploración y obtención de imagenes para nanoestructuras ha
favorecido el estudio de las nanoestructuras.
Mientras que para estructuras periódicas en tres dimensiones es posible utilizardifracción de electrones o rayos x para obtener el arreglo átomico, para sólidos en la nanoescala la difracción no genera
resultados muy utiles. Las técnicas de exploración de espacio real capaces de directamente obtener
información de las nanoestructuras son muy utiles para el estudio de características no periodicas
como defectos e inhomegeneidades químicas. Estas técnicas pueden clasificarse enFocal y Scanned
Probe.
La información que proveen estas técnicas debe entenderse como complementaria, por una parte las
técnicas de difracción proveen información de las distancias atómicas que las Scanning Probes no
podrian tener, mientras que las Scanning Probes pueden obtener información de defectos.
En Focal Microscopy las partículas se enfocan, con una serie de lentes, en la muestra. Vamosa ver que
la resolución del sistema esta limitada por la naturaleza ondular de la partícula. En Scanned Probe Microscopy el área de la muestra es barrida, en este caso vamos a ver que la resolución está limitada por
el rango efectivo de interacción entre la muestra y la probe, y estas técnicas tienen un potencial
enorme en relación al desarrollo de la nanotecnología.
Además de imagenes vamos aver que estas técnicas son capaces de proporcionar información acerca
de las propiedades eléctricas, vibracionales, opticas y magnéticas de las nanoestructuras.
Focal Microscopy (a)
Electron Microscopy (1)
Una herramienta focal es el microscopio de electrones, en el cual un haz de electrones es acelerado
por altos voltajes y enfocado a traves de lentes magnéticos o elestrostáticos en lamuestra de estudio.
Transmission Electron Microscopy (1.1)
En esta técnica el haz de electrones atraviesa la muestra y luego se enfoca en un detector. La resolución máxima está pues limitada por la longitud de onda de los electrones acelerados. Un inconveniente de esta técnica es que la muestra es atravesada por el haz de electrones.

Scanning Electron Microscope (1.2)
En este caso un haz deelectrones barre la muestra, el numero de electrones reflejados o generados
por la interacción del haz con la muestra depende de la estructura de la muestra. Estos electrones son
pues detectados para formar una imagen. Está tecnica puede ser usada casi en cualquier muestra sin
embargo tiene tipicamente una resolución mayor a la del TEM (>1nm).
En una técnica conocida como Electron Beam Litographyel SEM se utiliza para dibujar con resoluciones menores a 10nm.
Optical Microscopy (2)
A través del uso de luz visible es posible obtener resoluciones de entre 200 y 400 nm. Esta resolución
no se encuentra en lo comunmente aceptado como nanoescala. Sin embargo varias espectroscopías
opticas se han adaptado para el estudio de nanoestructuras individuales, tales como: Elastic Light Scattering,Absortion, Luminescence y Raman Scattering. Es posible medir una molécula o una nanoestructura, si solo una se encuentra en el campo de visión del microscopio.
Los sistemas focales opticos son también utilizados en la microfabricación, como en projection photolithography. La litografía optica es la base para la fabricación en masa de los microelectronic y micromechanical systems.
Scanned ProbeMicroscopy (b)
Scanning Tunneling Microscopy (1)
En STM una delgada punta de metal, de preferencia una con un átomo al final, se fija a un nanometro
de distancia de la muestra. Un Voltaje V se aplica a la muestra y una corriente de tunelamiento fluye
entre la punta y la muestra, esta corriente es medida. La corriente es pues, proporcional a la probabilidad de tunelamiento.
La punta esta heca de...