¿Cómo funciona un microscopio de fuerza atómica de trabajo?
Un microscopio de fuerza atómica, o AFM, es un instrumento para la cartografía y la medición de las características de la superficie de objetos muy pequeños - de un átomo de carbono que es de 0,25 nanómetros (nm) o 2,5 angstroms de diámetro a una sección transversal de cabello humano (aproximadamente 80 micras en de diámetro).
Principios básicos de un microscopio de fuerza atómica
El microscopio de fuerza atómica es básicamente un cantilever en miniatura (un pequeño rayo está anclado en un extremo mientras que otros proyectos al espacio como un tablero de buceo) con una pequeña, señaló la sonda (con un muy fino de cerámica o semi-conductores punta que se mide en la escala de nanómetros) debajo de uno de sus extremos, al igual que el lápiz en un detector de mentiras o incluso un sismógrafo. A diferencia de un lápiz que se imprime en papel u otro soporte, un microscopio de fuerza atómica tiene varias mejoras que permiten atómica a nivel de medición de la atractiva o repulsiva entre las fuerzas de "lápiz" punta y una muestra de la superficie.
Como la punta es atraído o repelido por la muestra de la superficie, el cantilever es desviado. La magnitud de la deformación se mide por un láser que refleja en un ángulo oblicuo desde el extremo de la sonda. Trazado el láser contra la desviación de la punta posición en la muestra de superficie crea un "mapa" de los cerros y valles de la superficie. Esto proporciona una imagen de alta resolución de la muestra de la superficie.
El microscopio de fuerza atómica tiene dos modos de escaneo. En el modo de contacto, el microscopio de fuerza atómica de la sonda toca la superficie de la muestra. Como el instrumento arrastra la punta sobre la superficie, un dispositivo de medidas de detección de los cantilever la deformación vertical y proporciona una indicación de la muestra local de altura - en efecto, la medición de la "repulsión" entre las fuerzas de punta y muestra. En no-contacto modo, el microscopio de fuerza atómica de la sonda no toque la superficie de la muestra; mide fuerzas atractivas entre la punta y la superficie a dibujar un mapa topográfico de la superficie.
Ventajas y Desventajas del microscopio de fuerza atómica
Un microscopio de fuerza atómica tiene sus ventajas más de un microscopio electrónico de barrido (SEM). Por una parte, un microscopio de fuerza atómica puede funcionar en el aire ambiente o un líquido medio ambiente, a diferencia de un microscopio electrónico que requiere que todas las sondas de llevarse a cabo en un vacío. En vista de esto, los investigadores han comenzado los ensayos microscopio de fuerza atómica de la idoneidad para el uso en el estudio de organismos vivos en la nano escala (por ejemplo, la digitalización y el estudio de macromoléculas biológicas como el ADN y cosas por el estilo). Por otra parte, un microscopio de fuerza atómica puede trazar un imagen tridimensional, un SEM sólo puede proporcionar una bidimensional imagen o proyección de una muestra.
Por otro lado, una importante desventaja de un microscopio de fuerza atómica es el área que puede escanear la imagen y la resolución que pueda generar beneficios. Un microscopio electrónico puede explorar una zona mide en milímetros, un microscopio de fuerza atómica de barrido cubre micrómetros (nanómetros, en realidad). Desde esta perspectiva, es fácil ver que un microscopio electrónico puede explorar un área más amplia con más rapidez que un microscopio de fuerza atómica.
microscopio de fuerza atómica es bastante nuevo y aún tiene algunos errores pero es que actualmente se utilizan para una amplia gama de estudios en la electrónica, química y biológica que incluyan los temas esotéricos como la abrasión y adherencia, la limpieza y la corrosión, así como una serie de otras aplicaciones.
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