¿Qué es la sonda atómica?

La sonda atómica es un microscopio con capacidades de resolución para ver y analizar objetos de tamaño atómico. Específicamente, se utiliza una sonda atómica en el campo de la ciencia de los materiales, una disciplina que aplica las diversas propiedades de la materia a otras ciencias y a la industria de la ingeniería. El dispositivo permite a los científicos investigar la estructura molecular a nivel atómico y determinar las propiedades macroscópicas de los materiales. La física aplicada, la química, la nanociencia y la ingeniería forense utilizan el instrumento para identificar las características de los componentes necesarios para la investigación.

Una de las facetas importantes del microscopio de sonda atómica es el uso de la tecnología de espectroscopía de tiempo de vuelo. Esta técnica mide el marco de tiempo en el que se necesita un átomo u otros objetos para viajar a través de cierto medio. También se puede usar con varios eventos de energía como las ondas electromagnéticas. El propósito es determinar la velocidad o longitud de la ruta y determinar la velocidad de flujo de una partícula u otros fenómenos. Básicamente, se usa un campo eléctrico para acelerar los iones en un medio, que puede medir la energía cinética y se usa para encontrar la velocidad.

La microscopía iónica de campo también se usa en la sonda atómica como técnica de análisis. Esto identifica la imagen y la composición de los átomos dentro de la superficie de la punta metálica afilada de un objeto. El radio debe ser inferior a 50 nanómetros y colocado dentro de una cámara de vacío con presiones extremadamente bajas. Se introduce un gas de imagen como el helio o el neón, mientras se establecen las temperaturas criogénicas. Después de que se inicia un campo eléctrico, los iones se cargan positivamente y magnifican la composición de la punta.

Una de las formas más avanzadas de esta tecnología es la tomografía por sonda atómica. Se utiliza un detector sensible a la posición en el proceso para generar imágenes tridimensionales. Esta mejora de la técnica, utilizando pulsos láser, se puede utilizar para ver los componentes de otros materiales además de los metales. Ciertos materiales semiconductores como el silicio u otros materiales aislantes pueden analizarse utilizando este método de tecnología de sonda atómica.

La sonda atómica fue diseñada principalmente por el físico alemán Erwin Wilhelm Muller en 1967. Científicos adicionales, como JA Panitz y S. Brooks McLane ampliaron el concepto en ese momento. Sin embargo, no fue hasta la comercialización de la sonda de átomo pulsado con láser en 2005 que la tecnología se volvió muy prevalente en los campos de la ciencia de los materiales.