¿Qué es un microscopio de túnel de escaneo?

Un microscopio de túnel de exploración (STM) es un tipo innovador de microscopio que, en lugar de utilizar luz reflectante como los microscopios ópticos convencionales, utiliza un túnel cuántico entre una muestra y una punta de sonda para obtener imágenes de la superficie. Las resoluciones logradas por un STM pueden ser tan altas como una resolución lateral de 0.1 nm y una resolución de profundidad de 0.01 nm. Esto es varias veces más alto que las resoluciones alcanzables usando los mejores microscopios electrónicos.

Un STM puede funcionar en una variedad de entornos: además del vacío ultra alto, también funciona en entornos saturados con agua, aire, etc. Esto hace que el microscopio sea muy flexible. Sin embargo, la superficie debe estar muy limpia y la punta del STM muy afilada, causando desafíos prácticos en la imagen. El STM fue desarrollado por Gerd Binnig y Heinrich Rohrer en 1981. En 1986, ganaron un Premio Nobel de Física por su trabajo en STM.

Una punta STM es tan afilada que consta de un solo átomo. Cuando la punta es "opaca" y consta de dos átomos en lugar de uno, esto genera imágenes más borrosas. El desafío de crear puntas suficientemente afiladas ha llevado a los investigadores a explorar el uso de nanotubos de carbono como puntas STM, ya que son muy rígidas y fáciles de producir. La punta a veces se llama "stylus", y una combinación de platino e iridio se encuentra entre los materiales de punta más utilizados.

Al igual que muchos otros microscopios, a menudo se requiere amortiguación de vibraciones avanzada para crear un STM útil. En los primeros sistemas, se usaban esquemas de levitación magnética, aunque hoy en día los sistemas basados ​​en la primavera son los más populares. Poco después de que los STM se convirtieran en conocimiento común, un estudiante de secundaria pudo crear uno crudo utilizando solo alrededor de $ 100 dólares estadounidenses (USD) en materiales. Se utilizó un osciloscopio como pantalla de imagen.

La punta de un STM es guiada por un "piezo" o cristal piezoeléctrico, que se dobla de una manera pequeña pero muy predecible en respuesta a un campo eléctrico. En un STM, el movimiento de la punta está completamente controlado por computadora.