A microscopia de varredura da ponta de prova é usada para criar imagens de superfícies e de estruturas do nanoscale ou para manipular átomos para movê-los em testes padrões específicos. Envolve uma ponta de prova física que faça a varredura sobre a superfície de um espécime que recolhe os dados que são usados para gerar a imagem ou para manipular os átomos.
Os microscópios de varredura da ponta de prova funcionam diferentemente do que microscópios ópticos porque o operador não tem uma ideia directa da superfície mas de uma imagem que represente a estrutura da superfície. São muito poderosos e podem ter um muito de alta resolução, até um nanômetro.
Imagem: Microscópio atômico da força (AFM/MFM) na esquerda com que controla o computador no right.©Zureks/commons.wikimedia.org compartilhado abaixo: Licença livre da documentação do GNU.
História
Os microscópios ópticos eram o primeiro tipo de microscópios que foram desenvolvidos e usados na investigação científica, mas descobriu-se logo que havia um limite a suas capacidades. Ao ver os espécimes menores do que o comprimento de onda da luz, a imagem tornou-se obscura ou distorcida.
O microscópio de elétron foi desenvolvido para superar esta limitação em 1921, que usa feixes de elétrons para criar uma imagem da amostra. Isto permitido um aumento significativo na definição das imagens microscópicas criadas.
A microscopia de varredura da ponta de prova foi desenvolvida tarde no século XX para permitir a investigação das superfícies com definição atômica, que é além da capacidade de um microscópio de elétron. O Dr. Gerd Binnig e o Dr. Heinrich Rohrer inventaram o primeiro microscópio da escavação de um túnel da exploração em 1981. Esta era uma descoberta significativa no campo da nanotecnologia porque permitiu que os cientistas vissem uma representação da superfície das amostras a nível atômico.
É agora possível para cientistas ver átomos individuais, estudar suas propriedades, e manipulá-las para criar estruturas novas.
Tipos
Há diversos tipos diferentes de incluir dos microscópios da ponta de prova da exploração:
- Microscópio atômico da força (AFM): mede a força electrostática entre a ponta e o espécime.
- Microscópio da força magnética (MFM): mede a força magnética entre a ponta e o espécime.
- Microscópio de varredura da escavação de um túnel (STM): mede a corrente elétrica entre a ponta e o espécime.
Como trabalha?
Um microscópio da ponta de prova da exploração tem uma ponta afiada da ponta de prova na extremidade de um modilhão, que possa fazer a varredura da superfície do espécime. A ponta move-se para a frente e para trás em uma maneira muito controlada e é possível mover o átomo da ponta de prova pelo átomo.
Uma força deflexiona o modilhão quando a ponta se aproxima a superfície da amostra, que pode ser medida por um laser refletido do modilhão em fotodiodos. Há muitas forças diferentes que podem causar as deflexões, tais como ligações mecânicas, electrostáticas, magnéticas, químicas, camionete der Waals e as forças capilares.
Os dados das reflexões do laser detectadas pelos fotodiodos são combinados para gerar uma imagem por um computador. A imagem não tem nenhuma cor porque é uma representação das propriedades um pouco do que a luz, embora sejam dados frequentemente a cor pelo programa informático à assistência em diferenciar as propriedades diferentes do espécime.
Técnicas
Há umas várias técnicas usadas na microscopia da ponta de prova da exploração, segundo a finalidade do estudo.
Por exemplo, o microscópio pode ser ajustado de “ao modo contacto,” que envolve uma força constante entre a ponta do modilhão e a superfície do espécime. Este modo permite que uma imagem da superfície seja produzida ràpida.
Alternativamente, o microscópio pode ser ajustado “ao modo de batida,” que envolve a oscilação do modilhão de modo que a ponta toque na superfície do espécime intermitentemente. Isto é o mais útil quando a amostra do estudo tem uma superfície macia.
Referências
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