Síntesis de video Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) & recopilación de imágenes

Universidad Nacional Autónoma de México                 Profesor: Dr. Arturo Barba Pingarrón

Facultad de Ingeniería                 Alumno: Aram Torres Bárcenas

Ingeniería Mecánica                 Tarea 3

Ingeniería de Superficies

Síntesis de video Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) & recopilación de imágenes

Síntesis del video

Perspectiva general

La microscopía por fuerza atómica, o AFM por sus siglas en inglés, es un tipo de microscopía que brinda información altamente detallada de la superficie de una muestra cualquiera en escala nanométrica, la cual utiliza las interacciones de Vander Waals para mapear la forma de la superficie; igualmente es factible mapear potencial eléctrico, fricción, otras propiedades diversas.

Preparación preliminar

Posicionamiento de la muestra

Inicialmente se instala la muestra en el porta muestras, todo se manipula con pinzas dado que la muestra se prepara al vació y debe evitar que se contamine; el porta muestras posee una porción adherente que permite mantener la sujeción de la muestra conforme acontece la microscopía; ulteriormente se coloca en el microscopio, una vez retirada la cabeza del microscopio para permitir la colocación de la muestra y se vuelve a colocar la cabeza del microscopio una vez el porta muestra se encuentra correctamente colocado; finalmente se asegura que el cableado se encuentre correctamente conectado.

Aislamiento a las vibraciones & posicionamiento de la sonda de AFM

Una vez colocada la muestra en el microscopio primero se debe aislar de vibraciones el microscopio, por medio de una etapa de amortiguamiento activo, el cual se conduce por medio de una función incorporada por el microscopio, dado que la microscopia de fuerza atómica es muy sensible a vibraciones o perturbaciones externas.

Seguidamente, se enciende el controlador del microscopio, y se utiliza un microscopio óptico para localizar la punta utilizada para la AFM; después se enciende el software para efectuar la microscopia de fuerza atómica.

Descripción general del proceso

Conforme la punta del AFM en cantiléver se desplaza en línea para escanear, esta se desplaza hacia arriba y hacia abajo para seguir el contorno de la superficie de las nanoestructuras, de forma consecuente la barra de soporte que se encuentra en cantiléver y que contiene la punta del AFM sufre flexión, la magnitud de la flexión se registra por medio de la posición reflejada, en un detector de posición consistente en un fotodiodo, del láser que incide sobre la barra de soporte de la punta del AFM. El software permite observar la posición del láser en el detector que se encuentra dividido en cuatro cuadrantes; para optimizar el reflejo se mueve ligeramente la barra de soporte que se encuentra en cantiléver, lo cual incrementa la intensidad, pero puede alejar el detector del centro de los cuadrantes, lo que posteriormente se puede ajustar con un micrómetro.

Antes de llevar a cabo la microscopia se verifica que todo se encuentre en orden, posteriormente se aproxima la sonda o punta del microscopio hacia la muestra de forma relativa.

Procedimiento general

Una vez iniciado el software y la fase de aproximado, la muestra empieza a ascender hacia la sonda del AFM, la cual se encuentra estática, conforme se aproxima la superficie a la punta, físicamente se está aproximando a un rango en el que las fuerzas de Vander Waals son capaces de actuar sobre la punta, cuando esto acontece el posicionamiento de la punta cambia tenuemente, esto se puede medir con el apoyo del láser, el cual ayudará a detectar este cambio de posicionamiento tan tenue; una vez acontecido lo anterior, es posible iniciar el mapeo topográfico de la superficie.

Primero se quiere conocer lo que detecta la punta en dos pasos o pasadas, una hacia delante y otra de regreso o hacia atrás, lo que ayuda a recabar información en ambas direcciones. Una vez inicializad, en el monitor óptico es posible observar como la punta remanece estática mientras que la muestra ofrece un movimiento reciprocante en una trayectoria previamente preestablecida; en el monitor inicialmente se aprecia la muestra de manera difusa, para lo cual se requiere aplicar una corrección de pendiente al escaneo, con lo que ahora es posible apreciar la topología.

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