Microscopio de efecto túnel y microscopía de fuerza atómica

Título original:

Scanning Tunneling Microscope and Atomic Force Microscopy

Contenido del libro:

Revisión bibliográfica del año 2015 en la asignatura Ingeniería - General, Fundamentos, Indian Institute of Technology, Delhi, curso: Ingeniería de Minerales, idioma: Inglés, resumen: La resolución a escala atómica es necesaria para estudiar la disposición de los átomos en los materiales y avanzar en su comprensión.

Desde el siglo XVII, los microscopios ópticos que utilizan luz visible como fuente de iluminación han guiado nuestra búsqueda para observar especies microscópicas, pero la resolución alcanzable llegó a límites físicos debido a la longitud de onda mucho mayor de la luz visible. Tras el descubrimiento de la naturaleza ondulatoria asociada a los cuerpos de partículas, se abrió una nueva vía de pensamiento al considerar una longitud de onda mucho menor de las partículas y sus propiedades especiales al interactuar con la muestra objeto de observación.

Estas partículas, es decir, electrones, neutrones e iones, se desarrollaron en diferentes técnicas y se utilizaron como fuentes de iluminación. En este contexto, el desarrollo de la microscopía de barrido en túnel, que utilizaba electrones para descubrir irregularidades en la disposición de los átomos en materiales finos mediante el fenómeno mecánico cuántico del túnel de electrones, se convirtió en una invención sensacional. La microscopía de fuerza atómica (AFM) es una evolución de la STM, que se basa en la medición de las fuerzas de contacto entre la muestra y una sonda de barrido, lo que supera la técnica anterior, que sólo permitía observar conductores o superficies pretratadas para la conducción.

Dado que la medición de las fuerzas de contacto entre materiales es un enfoque más fundamental y más sensible que la medición de la corriente de túnel que fluye entre ellos, la microscopía de fuerza atómica ha sido capaz de obtener imágenes de aislantes, semiconductores y conductores con resolución atómica mediante la sustitución de la corriente de túnel por un dispositivo de detección de la fuerza de contacto atómica, un delicado cantilever, que puede obtener imágenes de conductores y aislantes por igual a través del «tacto» mecánico mientras recorre los átomos de la superficie de la muestra. El AFM ha experimentado una proliferación masiva en los laboratorios de aficionados en forma de