El microscopio de fuerza atómica es un equipo mecano-óptico que genera imágenes de las superficies de las muestras a través de una sonda o micropalanca. Esta recorre la totalidad de la muestra explorando línea por línea. Así va escaneando y genera la imagen de acuerdo a la posición en donde se encuentra.
Temas que encontrarás en este artículo:
- Cómo funciona el microscopio AFM
- Usos de este tipo de microscopio
- Historia del microscopio AFM
- Partes del microscopio de fuerza atómica
- Cómo se forma la imagen en los AFM
Cómo funciona el microscopio AFM
Este microscopio también es conocido como AFM de sus siglas en inglés Atomic Force Microscope.
La punta del microscopio de fuerza atómica se encuentra en una micropalanca sobre la cual se le refleja un láser. De esta forma, cada vez que la punta se mueva hacia arriba o hacia abajo debido a la interacción con la superficie que se encuentra escaneando, esa micropalanca reflecta la luz de láser con desviaciones que son detectadas por un fotodetector e interpretadas por el software propio del microscopio.
Usos de este tipo de microscopio
Se utiliza mucho en la industria nanotecnológica porque permite visualizar muestras con una dimensión de nanómetros.
- Mediciones de fuerza en escala nanoNewtons
- Mediciones de visco-elasticidad
- Medición de dureza de materiales
Esta técnica es muy utilizada para analizar nano-materiales porque no requiere de una preparación complicada de la muestra, tampoco requiere condiciones de vacío y tampoco es preciso que la muestra sea conductora o esté recubierta. Estas ventajas que presenta sobre el microscopio electrónico hacen que su rango de utilización sea muy amplio.
Con un microscopio AFM es posible hacer análisis de muestras sólidas, da igual que sea polvo, lo importante es que sea lo más plana y homogénea posible.
Historia del microscopio AFM
La técnica para formar una imagen topográfica en escalas de micras fue desarrollada por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer. Ambos fueron galardonados con el premio Nobel de física en el año 1986 por sus avances en la microscopía de efecto túnel o STM (del inglés scanning tunneling microscopy).
En el año 1985, Gerd Binning y Christoph Gerber desarrollaron el microscopio de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscope STM) y un año más tarde se trasladaron a California para trabajar con científicos de Stanford University y de IBM. Fruto de esas investigaciones en el año 1986 se creó el primer microscopio de fuerza atómica.
El STM se basa en el efecto túnel que se explica en la mecánica cuántica. En estos equipos una corriente fluye entre una punta muy afilada y una superficie conductora debido al efecto de una tensión eléctrica. Con los datos obtenidos de la medición de corrientes se puede hacer un mapa 3D a escala atómica de la superficie de la muestra.
En el microscopio de fuerza atómica lo que se produce es fuerza entre los átomos de la superficie y de la punta.
Partes del microscopio de fuerza atómica
Sensores de flexión
La mayoría de las micropalancas de este tipo de microscopio se fabrican con una finísima capa de oro de apenas unos nanómetros de espesor para optimizar la reflectancia de el haz de láser.
Punta
Este es uno de los componentes más importantes del microscopio de fuerza atómica. La agudeza de la punta determinará el poder de resolución del equipo. Las puntas de mayor calidad tienen una curvatura de unos 5 nm.
Cómo se forma la imagen en los AFM
- El microscopio AFM se basa en tres técnicas para obtener las imágenes
- Por contacto: la fuerza entre punta y muestra no varía. La punta siempre está en contacto con la muestra. Con este método se hacen análisis de fricción, fuerza magnética, datos topográficos, etc.
- No contacto: la punta se distancia muy levemente de la muestra. Así la micropalanca oscila debido a la superficie de la muestra.
- Intermitente: la micropalanca oscila durante todo el análisis. Así obtiene imágenes topográficas debido a la vibración o diferencias en la amplitud.
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