Mundo nano
Nano, de la palabra griega que significa ‘enano’, corresponde a un prefijo que denota un factor de 10-9. Así pues, un nanómetro es la milmillonésima parte de un metro, que es la escala de longitud en la que la fuerza intermolecular y el efecto cuántico se imponen. Para situar la nanoescala en una perspectiva más comprensible, considere que el tamaño de un átomo en relación con una manzana es similar al tamaño de una manzana en relación con el planeta Tierra. Los microscopios de fuerza atómica (AFM) nos ofrecen una ventana a este mundo a nanoescala.
Principio de los AFM
– Detección de superficies
Un AFM utiliza un voladizo con una punta muy afilada para explorar la superficie de una muestra. Cuando la punta se acerca a la superficie, la fuerza de atracción de corto alcance entre la superficie y la punta hace que el cantiléver se desvíe hacia la superficie. Sin embargo, a medida que el cantiléver se acerca aún más a la superficie, de forma que la punta hace contacto con ella, la fuerza de repulsión aumenta y hace que el cantiléver se desvíe de la superficie.
– Método de detección
Se utiliza un rayo láser para detectar las desviaciones del cantiléver hacia la superficie o lejos de ella. Al reflejar un rayo incidente en la parte superior plana del voladizo, cualquier desviación del voladizo provocará ligeros cambios en la dirección del rayo reflejado. Se puede utilizar un fotodiodo sensible a la posición (PSPD) para seguir estos cambios. Así, si una punta de AFM pasa sobre una característica de la superficie elevada, la deflexión resultante del cantiléver (y el subsiguiente cambio en la dirección del rayo reflejado) es registrada por el PSPD.
– Captación de imágenes
Un AFM capta la topografía de la superficie de una muestra al escanear el cantiléver sobre una región de interés. Los rasgos elevados y rebajados de la superficie de la muestra influyen en la desviación del cantiléver, que es monitorizada por el PSPD. Utilizando un bucle de retroalimentación para controlar la altura de la punta por encima de la superficie -manteniendo así una posición constante del láser- el AFM puede generar un mapa topográfico preciso de las características de la superficie.