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afm - EquipaminetoyCapacidades - División de Resonancias MagnéticasSaturday, 06 September 2014 21:12 - Last Updated Sunday, 07 September 2014 01:46
Microscopio de Fuerza Atómica (AFM), Fuerza Magnética (MFM) y Conductancia (CAFM)
En el Laboratorio de Resonancias Magnéticas del Centro Atómico Bariloche se dispone de unMicroscopio de Barrido de Sonda capaz de operar en los modos Fuerza Atómica, FuerzaMagnética y Conductancia.
El microscopio fue adquirido a la empresa Veeco (actualmente Bruker) y es modelo Dimension3100 con electrónica Nanoscope IV. Las características más importantes del equipo son:
- Opera en aire y tiene una amplia zona de trabajo que permite medir muestras de varioscm de lado, o bien añadir instrumental adicional cercano a la zona de la muestra. - Para la obtención de imágenes topográficas puede usarse tanto en modo contacto comoen contacto intermitente (tapping). - Pueden obtenerse imágenes en zonas de hasta 100 x 100 mm2. Dispone de una cámarade video que permite recorrer la muestra hasta encontrar la zona que se desea estudiar. - Posee una resolución lateral de aproximadamente 20 nm (depende del tipo de punta quese utilice) y en altura puede medir escalones de menos de 1 nm.
Utilizando puntas magnéticas se obtienen imágenes del gradiente de fuerza vertical, a partir delas cuales es posible inferir la estructura de dominios magnéticos.
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afm - EquipaminetoyCapacidades - División de Resonancias MagnéticasSaturday, 06 September 2014 21:12 - Last Updated Sunday, 07 September 2014 01:46
Figura 1: Microscopio Dimension 3100 de Veeco (ahora Bruker). AFM CONDUCTOR Como microscopio de fuerza atómica conductor (CAFM), el AFM trabaja en modo contactoutilizando puntas conductoras. Se aplica una tensión eléctrica a la punta y se mide la corrienteque circula entre la punta y la muestra. De esta manera, es posible realizar mapeos deconductividad y topografía de manera simultánea. Un amplificador permite medir corrientes enel rango de sub pA al nA (TUNA) y en el rango del nA al mA (CAFM). La resolución lateraltípica es de 30 nm y permite caracterizar desde materiales aislantes, semicondutores hastamateriales metálicos. Dentro de los modos existentes utilizando el CAFM, es posible realizar la caracterización demateriales piezoeléctricos, mediante lo que se conoce como PFM (piezoelectric forcemicroscopy ). En este modoel microscopio permite visualizar dominios ferreléctricos y medir la polarización eléctrica deestos materiales analizando la deformación que sufre la muestra al aplicarle un voltaje. PROPIEDADES MECÁNICAS El microscopio cuenta con cantilevers especiales con punta de diamante que permiten realizarnanoindentaciones en las muestras y analizar las propiedades mecánicas de los sistemas aescala nanométrica. En este modo el microscopio mueve la punta en la dirección vertical(perpendicular a la superficie de la muestra) sin producirse un desplazamiento lateral de lamisma. La punta penetra de manera controlada en la muestra y analizando las curvas detensión-deformación es posible obtener parámetros como el módulo de Young y la dureza delmaterial. El sistema de detección del microscopio, mediante cuatro fotodiodos, permite analizar ladeformación lateral de la punta (no solo la deformación vertical relacionada típicamente con latopografía). De esta manera es posible medir las propiedades de fricción de las muestras. Extensiones del sistema. Se han diseñado dos electroimanes para aplicar campo magnético de hasta 300 Oe en el planode barrido o perpendicular a la superficie de la muestra. Se dispone de una celda Peltier pararealizar medidas por encima de temperatura ambiente. El AFM cuenta con un módulo de señales externo que permite acceder en modo lectura yescritura a las señales de medición / control y movimiento del microscopio. El equipo cuentaademás con un conversor digital - analógico y un lock-in, especialmente adaptados parapersonalizar la implementación de nuevas experiencias. Responsables: Martín Sirena - [email protected] Alejandro Butera – [email protected]
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