¿Qué es un microscopio de fuerza atómica (AFM)?
Un microscopio de fuerza atómica (AFM) es un microscopio extremadamente preciso que imagina una muestra moviendo rápidamente una sonda con una punta del tamaño de nanómetro a través de su superficie. Esto es bastante diferente a un microscopio óptico que utiliza luz reflejada para imágenes de una muestra. Una sonda AFM ofrece un grado de resolución mucho más alto que un microscopio óptico porque el tamaño de la sonda es mucho más pequeño que la mejor longitud de onda de la luz visible. En un vacío ultra alto, un microscopio de fuerza atómica puede imaginar átomos individuales. Sus capacidades de resolución extremadamente alta han hecho que la AFM sea popular entre los investigadores que trabajan en el campo de la nanotecnología.
A diferencia del microscopio de túnel de escaneo (STM), que imagina una superficie indirectamente mediante la medición del grado de túnel cuántico entre la sonda y la muestra, en un microscopio de fuerza atómica, la sonda hace contacto directo con la superficie o mide la unión química incipiente entre la sonda y la muestra.
La AFM utiliza un voladizo de microescala con una punta de sonda cuyo tamaño se mide en nanómetros. Un AFM funciona en uno de dos modos: modo de contacto (estático) y modo dinámico (oscilante). En modo estático, la sonda se mantiene quieta, mientras que en modo dinámico oscila. Cuando la AFM se acerca o contacta a la superficie, el voladizo se desvía. Por lo general, en la parte superior del voladizo hay un espejo que refleja un láser. El láser se refleja en un fotodiodo, que mide con precisión su desviación. Cuando cambia la oscilación o posición de la punta AFM, se registra en el fotodiodo y se construye una imagen. A veces se utilizan alternativas más exóticas, como la interferometría óptica, la detección capacitiva o las puntas de la sonda piezoresistiva (electromecánica).
Bajo un microscopio de fuerza atómica, los átomos individuales parecen blobs difusos en una matriz. Proporcionar este grado de resolución requiere un entorno de vacío ultra alto yUn voladizo muy rígido, que evita que se adhiera a la superficie a corta distancia. La desventaja de un voladizo rígido es que requiere sensores más precisos para medir el grado de deflexión.
Microscopios de túneles de exploración, otra clase popular de microscopios de alta precisión, generalmente tienen una mejor resolución que AFMS, pero una ventaja de AFM es que pueden usarse en un entorno ambiental líquido o de gas, mientras que un STM debe operar en alto vacío. Esto permite la imagen de muestras húmedas, especialmente el tejido biológico. Cuando se usa al vacío ultra alto y con un voladizo rígido, un microscopio de fuerza atómica tiene una resolución similar a un STM.