Microscopía de sonda de barrido (SPM). Microscopía de fuerza atómica (AFM)

Técnico responsable

Javier Gutierrez Reguera             nanocaracterizacion.lti@uva.es

Tlfs: 983.183475 - 983.184694

Campus de Valladolid

Principios de la técnica

La microscopia SPM consiste en una familia de formas de microscopia donde una sonda puntiaguda barre la superficie de una muestra, monitorizándose las interacciones que ocurren entre la punta y la muestra. Esta técnica permite el estudio de superficies tanto conductoras como aislantes y se caracteriza por su alta resolución en las tres dimensiones, la escasa preparación de muestra necesaria, y que no es destructiva

Las dos principales formas de microscopias SPM son:

Scanning Tunneling Microscopy (STM). En esta técnica, una pequeña punta metálica se aproxima a la superficie de un material hasta una distancia de aproximadamente 1Å, de tal manera que si se aplica una diferencia de potencial del orden de 10-2 V se establece, por efecto túnel, una corriente eléctrica débil (~ 1nA). Se obtienen así, imágenes topográficas de la superficie de la muestra sin utilizar campos eléctricos externos muy intensos. En el microscopio de efecto túnel las imágenes se refieren a la muestra que no tiene porqué ser metálica, aunque sí conductora.

Atomic Force Microscopy (AFM). En AFM una punta situada en el extremo de una palanca flexible barre la superficie de la muestra registrándose las fuerzas de la interacción que hay entre la punta y la muestra cuando se encuentran muy próximas. Una vez capturadas las imágenes se pueden tratar para obtener información acerca del tamaño, profundidad, espesor, rugosidad, y también pueden detectarse diferencias en propiedades tales como adhesión y viscoleasticidad en el caso de medidas en modo de contacto intermitente. En esta se distinguen tres modos principales: i) Modo de contacto, ii) Modo de no contacto y, iii) Tapping Mode.

Aplicaciones

• Caracterización de materiales de almacenamiento de energía bajo polarización, como electrodos de batería, membranas e interfaces electrodo-solución. Electrodeposición y decapado de metales. Investigación de la cinética de la corrosión. Monitorización de la morfología a lo largo del tiempo de electrodos conectados a biocatalizadores, microorganismos y otras investigaciones biofísicas
• Nucleación y crecimiento de nanopartículas.
• Caracterización de estructuras y procesos en los campos de biofísica y biología
• Fotónica
• Ciencia de materiales microelectrónica y materiales funcionales

Equipos

 CYPHER-ES

 Características del escáner:

 Rango X&Y 30 μm (lazo cerrado

• Ruido en el sensor X&Y <60 pm
• Movimiento fuera del plano <3 nm en Z sobre el rango en XY.
• Rango en Z >5 μm
• Nivel de ruido en el sensor Z <50 pm
• Tamaño de la muestra: hasta 15 mm de diámetro y 7 mm de espesor.

Resolución de la imagen

 - Ruido DC en altura <15 pm

-  Ruido AC en altura <15 pm

Modos de trabajo

Modo de contacto; DART PFM; Dual AC; Dual AC Resonance Tracking (DART); Electric force microscopy (EFM); Force curves; Force mapping mode (force volume); Force modulation; Frequency modulation; Kelvin probe force microscopy (KPFM); Lateral force mode (LFM); Loss tangent imaging; Magnetic force microscopy (MFM); Nanolithography and nanomanipulation; Phase imaging; Piezoresponse forcé microscopy (PFM); Switching spectroscopy PFM; Tapping mode (AC mode); Tapping mode with digital Q control; Vector PFM.

Modo de barrido rápido (fast scan); utilizando micropalancas estándar se pueden conseguir velocidades de 40 líneas por segundo o una imagen de 256x256 pixeles en 6.5 segundos.

 Cuenta además con una celda electroquímica, con electrodo sellado de referencia de Ag-AgCl. y compatible con disolventes de electrolito comunes. El vaso para líquido de la celda electroquímica tiene un volumen de trabajo de 200 µl.

Modos de funcionamiento disponibles con la celda EC 

AM-FM Viscoelastic Mapping; Contacto; Contact Resonance Viscoelastic Mapping; Dual AC; Dual AC Resonance Tracking (DART); Fast Force Mapping (FFM); Force Mapping (Force Volume); Force Modulation; Frequency Modulation; Lateral Force (LFM); Loss Tangent Imaging; Magnetic Force Microscopy (MFM); Nanolithography and Nanomanipulation; Phase Imaging; Tapping (AC Mode); Tapping with digital Q control.

MFP-3D-BIO NIKON Ti2

Sistema AFM MFP-3D Origin + BIO para microscopio Nikon Ti2.

Consta de los siguientes elementos

AFM MFP-3D Origin

Características del escáner:

• Rango X&Y 90 μm (lazo cerrado)
• Movimiento fuera del plano <3 nm en Z sobre el rango en XY.
• Rango en Z >15 μm. Empleando el cabezal de rango extendido >40 μm.
• Nivel de ruido en el sensor Z <0.25 nm.
• Ruido en la deflexión del cantilever <15 pm (normalmente 8 pm)
• Tamaño de las muestras: 75x25 mm, con un máximo de 80 mm de diámetro por 5mm de alto.

Resolución de la imagen

- Ruido DC en altura <50 pm

- Ruido AC en altura <50 pm

Modos de trabajo

Modo de contacto; Dual AC™, DART™ PFM; Dual AC Resonance Tracking (DART); Electric force microscopy (EFM); Fluid imaging; Force modulation; Frequency modulation; Kelvin probe force microscopy (KPFM); Lateral force mode; Loss tangent imaging; Magnetic force microscopy (MFM); Nanolithography / nanomanipulation; Piezoresponse force microscopy (PFM); Phase imaging; Switching spectroscopy PFM; Tapping mode (AC mode); Tapping mode (AC mode) with Q control; Vector PFM. Scanning Tunneling Microscopy (STM). Force mapping (incluyendo análisis automatizado de módulos elástico y de adhesión).

Dual Gain ORCA Conductive AFM (C-AFM): Proporciona imágenes de corriente y tiene la capacidad de efectuar espectroscopio I/V a los voltajes y puntos seleccionados por el usuario.

Accesorios:

• Adaptadores para trabajar con cubres (diámetros 12mm o 25mm, o bien de 22x22mm) y placas Petri, así como sistema de calentamiento para placas Petri.
• Calentador enfriador para MFP -20C a +120C en operación a temperatura ambiente, control de 0.1° C, resistente al agua.

MICROSCOPIO INVERTIDO ECLIPSE TI2-U

Preparado para campo claro, contraste de fase y fluorescencia.

• FOV de 25 mm.
• CÁMARA FOTOMICROGRAFIA DS-Qi2,
• Objetivos:

• Filtros:

Funcionamiento del Servicio

Normas de Uso del Servicio de Microscopía SPM_AFM

Equipamiento científico-tecnológico de Asylum Research (parte de Oxford Instruments) adquirido dentro de la Red de Equipamiento Científico-Tecnológico compartido en Castilla y León denominada «Infraestructuras en Red de Castilla y León (Infrared)» y cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER)