Acerca de la microscopía de sonda de barrido
El campo de la microscopía de sonda de barrido (SPM) comenzó a principios de la década de 1980 con la invención del microscopio de barrido en túnel (STM) por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, galardonado con el Premio Nobel de Física en 1986. Ese mismo año se produjo un gran avance con la invención del microscopio de fuerza atómica (AFM) por Gerd Binning, Calvin Quate y Christoph Gerber, que sigue revolucionando la caracterización y las mediciones a nanoescala desde entonces. Hoy en día, el AFM es el tipo de SPM más popular, lo que hace que la terminología de AFM y SPM se utilice a menudo como sinónimo. En el caso del AFM, la sonda es un cantilever, generalmente con una punta en su extremo libre. La superfamilia de sondas de SPM también puede incluir simples hilos metálicos (como los utilizados en STM) o fibras de vidrio (como las utilizadas para la microscopía óptica de barrido de campo cercano/SNOM/NSOM).
AFM incluye una variedad de métodos en los que la sonda interactúa con la muestra de diferentes maneras para caracterizar diversas propiedades de los materiales, e.g. propiedades mecánicas (por ejemplo, adhesión, rigidez, fricción, disipación), propiedades eléctricas (por ejemplo, capacitancia, fuerzas electrostáticas, función de trabajo, corriente eléctrica), propiedades magnéticas y propiedades ópticas espectroscópicas. Además de la obtención de imágenes, la sonda de AFM puede utilizarse para manipular, escribir o incluso tirar de sustratos en experimentos de litografía y tracción molecular.
Debido a su flexibilidad, el microscopio de fuerza atómica se ha convertido en una herramienta común para la caracterización de materiales junto con la microscopía óptica y electrónica, logrando resoluciones hasta la escala nanométrica y más allá. El AFM puede funcionar en entornos que van desde el ultravacío hasta los fluidos y, por lo tanto, abarca todas las disciplinas, desde la física y la química hasta la biología y la ciencia de los materiales.
El principio del AFM se basa en el conjunto voladizo/punta que interactúa con la muestra (sonda). Esta punta de AFM interactúa con el sustrato mediante un movimiento de barrido de trama. El movimiento hacia arriba/abajo y de lado a lado de la punta mientras escanea a lo largo de la superficie es monitoreado a través de un rayo láser reflejado en el cantiléver. Este rayo láser reflejado es rastreado por un fotodetector sensible a la posición que recoge la desviación vertical y lateral del voladizo. La sensibilidad a la deflexión de estos detectores debe calibrarse en términos de cuántos nanómetros de movimiento corresponden a una unidad de tensión medida en el detector. A partir de los datos obtenidos mediante estos diferentes métodos de exploración, se crea una imagen.
Lea nuestra sección de teoría detallada sobre «¿Cómo funciona el AFM?»