Microscopia De Sonda De Barrido

Microscopia de Sonda de Barrido

La microscopia de sonda de barrido ó SPM (del inglés Scanning Probe Microscopy, frecuentemente traducido como Microscopía de Campo Cercano) consiste en una familia de formas de microscopia donde una sonda puntiaguda barre la superficie de una muestra, monitorizándose la interacciones que ocurren entre la punta y la muestra.

Tipos de SPM

Sus dos principales formas son:

- Scanning Tunneling Microscopy (STM). Desarrollada por Binning y Roher en los laboratorios IBM (Suiza), descubrimiento por el que recibieron el Premio Nobel de Física en 1986

- Atomic Force Microscopy (AFM). (Binning y col., 1986).

Otros tipos de microscopia SPM son:

Lateral Force Microscopy (LFM), Force Modulation Microscopy,

Magnetic Force Microscopy (MFM), Electric Force Microscopy (EFM),

Surface Potential Force Microscopy, Phase Imaging, Force Volume,

Electrochemical STM & AFM (ECM), Scanning Thermal Microscopy (SThM),

Las técnicas de SPM tienen en común:

- Una punta.

- Un sistema de nanodesplazamiento.

- Una muestra.

- Un dispositivo de acercamiento punta/muestra.

- Una electrónica y/o informática de control.

-Los desplazamientos se realizan gracias a cerámicas piezoeléctricas que aseguran el movimiento de la punta o de la muestra en los tres ejes.

- Toda interacción χ que se pueda medir entre la punta y la muestra puede dar lugar a una forma de microscopia SPM. La resolución de cada tipo de microscopia dependerá, en última instancia, de la dependencia de la interacción χ medida con la distancia punta-muestra.

- Durante el barrido de la punta sobre la muestra, se crea una imagen que da las variaciones de χ en función de la posición en la superficie. Generalmente, se representa la medida obtenida por una imagen en contraste de color.

Las características generales de las técnicas SPM son:

- Desplazamientos de hasta 150 µm en el plano, y 10 - 15 µm en altura.

- Resolución de hasta 0.01 Å, resolución teórica de las cerámicas piezoeléctricas.

- Permiten trabajar en medios muy variables: al aire, en atmósfera controlada, en vacío y ultra-alto vacío, altas/bajas temperaturas, líquidos.

Microscopia de Efecto Túnel (STM).

En esta técnica se utiliza una punta muy aguda y conductora, y se aplica un voltaje entre la punta y la muestra; cuando la punta se acerca a unos 10 Å a la muestra, los electrones de la muestra fluyen hacia la punta, “túnel”, o viceversa según el signo del voltaje aplicado.

Para que ocurra una corriente túnel tanto la muestra como la punta han de ser conductores o semiconductores, entonces la imagen obtenida corresponde a la densidad electrónica de los estados de la superficie. La corriente túnel es una función que varía de modo exponencial con la distancia y esta dependencia exponencial hace que la técnica STM tenga una alta sensibilidad, pudiéndose obtener imágenes con resoluciones de sub-ansgtrom.

Esta técnica se puede utilizar en modo de altura o corriente constante. La principal ventaja de esta técnica es la resolución a escala atómica que ofrece, pero para conseguir este tipo de resolución se ha de trabajar sobre muy buenos conductores (Pt, Au, Cu, Ag). Se ha de trabajar in-situ (evitar oxidación-contaminación de la superficie), al vacío o a baja temperatura, donde el ambiente permite una adecuada preparación de las muestras.

La principal limitación de la técnica está en la imposibilidad de trabajar con muestras aislantes.

Las puntas que se utilizan son de W (pulidas electroquímicamente),

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