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¿Qué es un Microscopio de Fuerza Atómica (AFM)?

Un microscopio de fuerza atómica (AFM) es un microscopio extremadamente precisa que las imágenes una muestra moviendo rápidamente una sonda con una punta de nanómetros de tamaño a través de su superficie. Esto es bastante diferente de un microscopio óptico que utiliza luz reflejada para una imagen de muestra. Una sonda AFM ofrece un grado mucho mayor de la resolución de un microscopio óptico, porque el tamaño de la sonda es mucho menor que la longitud de onda más fino de la luz visible. En un ultra-alto vacío, un microscopio de fuerza atómica pueden tomar imágenes de átomos individuales. Sus capacidades extremadamente de alta resolución han hecho de la AFM popular entre los investigadores que trabajan en el campo de la nanotecnología.

A diferencia del microscopio de efecto túnel (STM), que las imágenes de una superficie indirectamente a través de la medición del grado de túnel cuántico entre la sonda y la muestra, en un microscopio de fuerza atómica la sonda ya sea hace contacto directo con la superficie o medidas incipiente enlace químico entre la sonda y la muestra .

El AFM utiliza un voladizo microescala con una punta de sonda cuyo tamaño se mide en nanómetros. Un AFM funciona en uno de dos modos: el modo de contacto (estático) y el modo dinámico (oscilante). En el modo estático, la sonda se mantiene aún, mientras que en modo dinámico oscila. Cuando el AFM se lleva cerca o en contacto con la superficie, el voladizo se desvía. Por lo general, en la parte superior del voladizo es un espejo que refleja un láser. El láser se refleja sobre un fotodiodo, que mide con precisión su deflexión. Cuando la oscilación o la posición de los cambios de punta AFM, que está registrada en el fotodiodo y una imagen se construyen. A veces se utilizan alternativas más exóticas, como la interferometría óptica, sensores capacitivos o piezoresistivos puntas (electromecánico) de la sonda.

Bajo un microscopio de fuerza atómica, átomos individuales se ven como manchas borrosas en una matriz. Para proporcionar este grado de resolución requiere un ambiente de vacío ultra-alto y un voladizo muy rígida, lo que impide que se pegue a la superficie a corta distancia. La desventaja de un voladizo rígida es que se requiere sensores más precisos para medir el grado de deflexión.

Microscopios de efecto túnel, otra clase popular de microscopios de alta precisión, por lo general tienen mejor resolución que AFMs, pero una ventaja de AFMs es que pueden ser utilizados en un entorno líquido o gas ambiente mientras que un STM debe funcionar en alto vacío. Esto permite la obtención de imágenes de muestras húmedas, especialmente tejido biológico. Cuando se utiliza en ultra alto vacío y con un voladizo rígido, un microscopio de fuerza atómica tiene una resolución similar a un STM.