MICROSCOPIO DE FUERZA ATÓMICA

FRANCISCO CASCALES PACHECOJAVIER NAVARRO VERDÚJORGE FOLLANA BERNÁ

• Müller – Microscopio de Emisión de Campo (1937)

• Young - Topografiner

(1971)

• Binnig y Rohrer – MBET (1981)

• Binnig, Quate y Gerber – MFA (1986)

MODOS DE TRABAJO MODOS DE TRABAJO

Modo de contacto: Se utilizan puntas de nitruro de silicio.

En determinadas muestras se puede alcanzar resolución atómica o molecular.

Modo sin contacto:• La punta del AFM se sitúa a 50 –

150 Aº (amstrong) por encima de la superficie de la muestra • Construyéndose imágenes

topográficas barriendo la punta sobre la superficie de la muestra

• Modo de “tapping” o contacto intermitente: • El elemento que sostiene la punta

(cantilever) oscila.• La reducción de la amplitud de

oscilación se utiliza para medir e identificar las características superficiales.

VENTAJAS Y DESVENTAJASVENTAJAS Y DESVENTAJAS

• Muestras muy rugosas con cambios extremos en su topografía vertical

MODO CONTACTO Ventajas

• Es el único modo de trabajo que permite obtener imágenes con resolución atómica

• Alta velocidad de barrido

VENTAJAS Y DESVENTAJASVENTAJAS Y DESVENTAJAS

•Reducción en la resolución espacial y pueden dañar muestras blandas

MODO CONTACTO Desventajas

• Las fuerzas laterales pueden distorsionar las características de la superficie en la imagen

VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS

• No se ejercen fuerzas sobre la superficie de la muestra

MODO SIN CONTACTO Ventajas

VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS

• El modo sin contacto generalmente se utiliza para estudiar muestras muy hidrofóbicas

MODO SIN CONTACTO Desventajas

• Menor velocidad de barrido

• Menor resolución lateral, limitada por la separación punta-muestra

VENTAJAS Y DESVENTAJAS VENTAJAS Y DESVENTAJAS

• Las fuerzas laterales son virtualmente eliminadas

MODO “TAPPING” Ventajas

• Menos daño en muestras blandas

• Mayor resolución lateral en la mayoría de las muestras (1 – 5 nm)

VENTAJAS Y DESVENTAJASVENTAJAS Y DESVENTAJAS

Desventajas

• Ligeramente menores velocidades de barrido que en el modo contacto.

MODO “TAPPING”

TIPOS DE PUNTASTIPOS DE PUNTAS• Condicionados por:

Muestra

Modo de operación

Temperatura

• Fabricadas en Silicio o Nitruro de Silicio (recubiertas de diamante)

• Soportes (cantilever) de diferentes formas:

Triangulares: fricción y medio líquido

Rectangulares: aire

COMPARACIÓN CON OTROS COMPARACIÓN CON OTROS MICROSCOPIOSMICROSCOPIOS

• MET y MBET

Muestra conductora

Bajas presiones

Dos dimensiones

• MFA

Muestras aislantes

Presencia de aire o sumergido

Tres dimensiones

APLICACIONES DE LAS APLICACIONES DE LAS MICROSCOPIAS STM Y AFM MICROSCOPIAS STM Y AFM

•Nos ayuda a la caracterización de materiales y superficies

Las aplicaciones más importantes que tiene el AFM son:•Microelectrónica

•Capas finas

•Caracterización de materiales orgánicos e inorgánicos

•Polímeros y composites

•Biología

Aplicación del AFM en un caso Aplicación del AFM en un caso concreto concreto

Aceros de alta resistencia (Alambrón) atacado por una disolución de NaCl

Modo CONTACTO, estudiando un area de 5x5 μm

Midiendo durante un tiempo de 2 Horas y Media

Para tiempo inicial se observan las huellas del pulido de la superficie

En esta foto vemos como la superficie empieza a modificarse al transcurrir unos 7 minutos

Vamos observando que a medida que pasa el tiempo se va evidenciando el depósito de los oxidos

Como resultado final vemos que la superficie del acero presenta unos picos de óxido que son producto del ataque de la solución de cloruro

Aparte de obtener las imágenes también podemos analizar la rugosidad de la muestra y su evolución en función del tiempo

El estudio con el AFM podemos deducir que este proceso tiene 2 fases bien diferenciadas, como muestra la tabla

El fenómeno observado responde al modelo de crecimiento de una picadura de Galvele

CONCLUSIÓN DEL ESTUDIOCONCLUSIÓN DEL ESTUDIO• El MFA permite observar el proceso de

corrosión a través de la rugosidad superficial.

• La técnica permite diferenciar dos fases del proceso corrosivo.

• El fenómeno responde al modelo de crecimiento de una picadura de Galvele

CONCLUSIONCONCLUSIONEste trabajo muestra el microscopio de

fuerza atómica como un equipo de medida analítica, nos permite estudiar diversos fenómenos científicos que con otros métodos no podemos

BIBLIOGRAFÍABIBLIOGRAFÍAIntroducción a la microscopía electrónica aplicada a

las ciencias biológicas. Gerardo Vázquez Nin, Olga Echeverría.

Principios de análisis instrumental. Douglas A. Skoog, F. James Holler, Stanley R. Crouch

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