MICROSCOPIO DE FUERZA ATÓMICA FRANCISCO CASCALES PACHECO JAVIER NAVARRO VERDÚ JORGE FOLLANA BERNÁ
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
http://www.mobot.org/jwcross/spm/http://www.freesbi.ch/en/afmmovies/http://fisica.uh.cu/bibvirtual/vida%20y%20tierra/
microscopiofuerza%20atomica/index.htmhttp://www.nanooze.org/spanish/articles/
articlesp5_powerfulmicroscope.htmlhttp://www.nanoscience.com/education/AFM.htmlhttp://www.chembio.uoguelph.ca/educmat/chm729/
afm/firstpag.htm