Patrocinado Por:

Volver

Resultados de la búsqueda

Resultados para
106 CIENCIAyFUTURO DOMINGO 4 s 3 s 2007 ABC Microscopía en la frontera del átomo Por medio de un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) un equipo de investigadores con presencia española logra, por primera vez, identificar y manipular átomos individuales de cualquier superficie: conductores, semiconductores o aislantes POR S. BASCO MADRID. Las técnicas de microscopía superaron hace décadas los sistemas de lentes y espejos con los que trabajó Ramón y Cajal. El objetivo último ya no son las amebas o los paramecios de las charcas, ni las plumas del jilguero del laboratorio infantil. Desde hace varios años, la frontera de la microscopía está en el átomo; más allá sólo quedan las partículas subatómicas, pero ese es ya el dominio de los aceleradores. Utilizando al límite de sus actuales posibilidades uno de los llamados microscopios de proximidad, el AFM o microscopio de fuerzas atómicas (por sus siglas en inglés, Atomic Force Microscopy) un equipo de investigadores con presencia española ha desarrollado un método que, por primera vez, permite la identificación química de átomos superficiales individuales. En la investigación han participado, entre otros, los científicos de la Universidad Autónoma de Madrid Rubén Pérez y Pablo Pou, y en la parte experimental, el director ha sido el también español Óscar Custance, desde su puesto en la Universidad de Osaka (Japón) donde lleva más de cinco años. Las conclusiones de su estudio, publicado en el último número de la revista Nature demuestran las grandes posibilidades de este método aplicado a cualquier tipo de superficie compuesta de elementos químicos diferentes. Esta técnica dota al microscopio de fuerzas atómicas (AFM) de innumerables posibilidades. Rubén Pérez precisa para ABC que el primero de los microscopios de proximidad fue el denominado STM o de efecto túnel de barrido (por sus siglas inglesas, Scanning Tunneling Microscopy) por cuyo desarrollo Gerd Binning y Heinrich Rohrer recibieron el premio Nobel de Física en 1986, que permite ver y manipular átomos individuales en superficies conductoras. En cuanto al microscopio AFM, extiende esas capacidades a todo tipo de superficies, ya sean metálicas, semiconductoras o aislantes, y puede operar también en todo tipo de am- MICROSCOPIO DE FUERZAS ATÓMICAS Identificación individual de átomos superficiales Visualiza los átomos individuales de la superficie e identifica sus propiedades químicas Cantilever dinámico Con una técnica análoga al bastón de un ciego, la punta recorre la superficie sin tocarla Punta lectora El trabajo del AFM El microscopio de fuerzas atómicas es un instrumento mecánico- óptico capaz de detectar fuerzas del orden de los piconewton. Registra la topografía atómica de una superficie mediante una punta a veces de un sólo átomo, acoplada a un cantilever o palanca microscópica muy flexible. En modo contacto realiza un barrido de imagen sobre el plano de la superficie, en el que registra la fuerza interatómica entre los átomos de la punta y los de la superficie, reflejándola mediante una oscilación del cantilever En modo dinámico la punta oscila verticalmente de forma que las diferencias de su altura marcan las fuerzas interatómicas entre punta y superficie. Mide fuerzas químicas La punta no llega a tocar la superficie: mide la fuerza química entre el átomo de su vértice y el átomo más próximo de la superficie El extremo de la punta es un único átomo Átomos superficiales Cabezal oscilante Superficie a estudio Se obtienen imágenes de los átomos superficiales uno a uno, y se identifica su especie química Permite la manipulación de la superficie El microscopio permite estudiar y manipular cualquier tipo de superficies: metálicas, semiconductoras y aislantes, en cualquier tipo de ambientes, incluso en líquidos Innumerables posibilidades bientes, incluidos los líquidos. El funcionamiento de un AFM se basa en la interacción que sufre la superficie de un material con una punta afilada (una pirámide invertida) de tamaño micrométrico, que está montada en el extremo de un fleje, llamado cantilever Metafóricamente, el funcionamiento de este microscopio es similar al que tenían los tocadiscos antiguos, o al uso de un Como el bastón de un ciego bastón por una persona invidente- -explica Rubén Pérez- con la punta se recorre la superficie a estudio, lo cual da idea de su relieve. Cuando esa punta es tan afilada que termina en un único átomo, en este caso de silicio, obtenemos imágenes de los átomos de la superficie uno a uno, individualmente. Podemos averiguar además la especie química de dichos átomos... Es la primera vez que se ha logrado esto concluye el investigador. La técnica desarrollada, en realidad, es mucho más compleja que lo que sugieren las analogías del bastón o la aguja del tocadiscos. Al pasar la punta por la superficie, tocándola físicamente en modo contacto se corre el riesgo de modificarla sensiblemente, y para evitar este problema lo que hacemos- -precisa Rubén Pérez- -es utilizar el microscopio en un modo de funcionamiento distinto, el modo dinámico que consiste en poner a oscilar el cantilever sin que la punta llegue a tocar realmente la superficie Lo más novedoso de esta técnica es la aplicación de una propiedad que permite extraer la información química del átomo superficial a partir de la medida de la fuerza de interacción entre la punta y la superficie. Esto se logra mediante finísimos haces de láser- -afirma Pérez- que reflejados en la punta de silicio y en el átomo a estudio revelan las fuerzas químicas con las que ambos interactúan Más información sobre esta técnica: http: stm 2. nrl. navy. mil how- afm h ow- afm. html Un amplio abanico de aplicaciones prácticas En cuanto a las aplicaciones prácticas de esta técnica, a partir del microscopio de fuerzas atómicas (AFM) Rubén Pérez enumera para ABC las nuevas perspectivas en el estudio de las reacciones químicas sobre superficies o catálisis, así como para la física de superficies, la ciencia de materiales, la nanotecnología e incluso la tecnología de semiconductores El AFM ya no es sólo un instrumento básico en el desarrollo de sistemas de escala nanométrica, como el nuevo instrumental quirúrgico utilizado en neurocirugía cerebral. Así, Pérez considera que se ha convertido además en una herramienta fundamental para el estudio de sistemas biológicos, por ejemplo, para la caracterización de las propiedades mecánicas de las proteínas, o para la determinación de la estructura local de la membrana celular La combinación de la identificación química, lograda con el método desarrollado por los científicos de la Autónoma de Madrid y sus colaboradores, con la capacidad del AFM para manipular átomos individuales en todo tipo de superficies permitirá la construcción de novedosas nanoestructuras con propiedades y funcionalidades específicas. Así, mejorar la eficiencia de los transistores nanométricos repercutirá en la mejora de los dispositivos electrónicos- -afirma Pérez- y abrirá la puerta a la nano fabricación de qbits los componentes básicos de un ordenador cuántico ABC Carlos Aguilera