O que é um microscópio de sonda de varredura?
Um microscópio de sonda de varredura é qualquer um dos vários microscópios que produzem imagens de superfície tridimensionais com detalhes muito altos, incluindo escala atômica. Dependendo da técnica de microscopia usada, alguns desses microscópios também podem medir as propriedades físicas de um material, incluindo corrente elétrica, condutividade e campos magnéticos. O primeiro microscópio da sonda de varredura, chamado microscópio de túnel de varredura (STM), foi inventado no início dos anos 80. Os inventores do STM ganharam o Prêmio Nobel de Física alguns anos depois. Desde então, várias outras técnicas, fundadas nos mesmos princípios básicos, foram inventados. A ponta da sonda de varredura deve ser menor que os recursos na superfície que estão sendo digitalizados, a fim de produzir uma imagem precisa. Essas dicas devem ser substituídas a cada poucos dias. Eles geralmente são MOUNTed em cantilevers e em muitas técnicas SPM, o movimento do cantilever é medido para determinar a altura da superfície.
Na microscopia de túnel de varredura, uma corrente elétrica é aplicada entre a ponta da varredura e a superfície que está sendo fotografada. Essa corrente é mantida constante ajustando a altura da ponta, gerando uma imagem topográfica da superfície. Como alternativa, a altura da ponta pode ser mantida constante enquanto a corrente de mudança é medida para determinar a altura da superfície. Como esse método usa corrente elétrica, é aplicável apenas a materiais que são condutores ou semi-condutores.
Vários tipos de microscópio de sonda de varredura se enquadram na categoria de microscopia de força atômica (AFM). Ao contrário da microscopia de túnel de varredura, o AFM pode ser usado em todos os tipos de materiais, independentemente de sua condutividade. Todos os tipos de AFM usam algumas medidas indiretast da força entre a ponta da varredura e a superfície para produzir a imagem. Isso geralmente é alcançado através de uma medição da deflexão do cantilever. Os vários tipos de microscópio de força atômica incluem AFM de contato, AFM sem contato e AFM de contato intermitente. Várias considerações determinam que tipo de microscopia de força atômica é melhor para uma aplicação específica, incluindo a sensibilidade do material e o tamanho da amostra a ser digitalizada.
Existem algumas variações nos tipos básicos de microscopia de força atômica. A microscopia de força lateral (LFM) mede a força de torção na ponta da varredura, que é útil para mapear o atrito da superfície. A microscopia de capacitância de varredura é usada para medir a capacitância da amostra, produzindo simultaneamente uma imagem topográfica do AFM. Os microscópios de força atômica condutiva (C-AFM) usam uma ponta condutora como o STM, produzindo uma imagem topográfica do AFM e um mapa da corrente elétrica. Microscopia de modulação de força(FMM) é usado para medir as propriedades elásticas de um material.
Outras técnicas de microscópio da sonda de varredura também existem para medir propriedades diferentes da superfície tridimensional. Os microscópios de força eletrostática (EFM) são usados para medir a carga elétrica em uma superfície. Às vezes, eles são usados para testar chips de microprocessador. A microscopia térmica de varredura (STHM) coleta dados sobre condutividade térmica, bem como mapeando a topografia da superfície. Os microscópios de força magnética (MFM) medem o campo magnético na superfície junto com a topografia.