Microscopía de fuerza atómica en la ciencia de materiales: el congreso “Fuerza y Túnel 2014”, un congreso con acento español
La pasada semana tuvo lugar en San Sebastián una nueva edición del congreso internacional Fuerza y Túnel, donde investigadores de diferentes procedencias tuvieron la oportunidad de presentar los resultados más destacables de sus trabajos en el campo de la microscopía de efecto túnel y la microscopía de fuerza atómica, dos tipos de microscopios poco conocidos a pesar de ser el nuestro un país de gran tradición en este tipo de técnicas.
El funcionamiento del microscopio de efecto túnel se basa en la enorme dependencia mostrada por la corriente que circula de un material conductor (punta) a otro (muestra) con la distancia que los separa cuando ésta se mide en diezmilmillonésimas de metro. Durante la observación de un material, si se mantiene constante el valor de esta corriente (conocida como corriente túnel), cualquier característica topográfica de la muestra da lugar a que el microscopio desplace verticalmente la misma con respecto a la punta. Estos desplazamientos verticales permiten reconstruir la topografía de la muestra a analizar. Si bien esta técnica ha permitido obtener imágenes con resolución atómica de multitud de superficies, presenta una enorme limitación: sólo es válida para caracterizar materiales conductores. Cuando en 1982 Gerard Binnig y Heinrich Rohrer dieron a conocer a la sociedad científica la creación del primer microscopio de efecto túnel (1, 2), sabían que este presentaba el mencionado handicup. Sin embargo, Binnig no se resignó y de su empeño por ampliar las fronteras del campo de aplicación de la técnica que acababan de desarrollar, nació, pocos años después, el microscopio de fuerza atómica (3). En este caso, la caracterización topográfica de la muestra se basa en la existencia de una magnitud física dependiente de la interacción punta-muestra cuyo valor depende de la distancia entre ellas; para mantener constante el valor de dicha magnitud es preciso, de nuevo, realizar desplazamientos de aproximación y alejamiento vertical que se emplean en la reconstrucción topográfica.
Ambas técnicas son constantemente empleadas en la caracterización microestructural de los materiales así como en el estudio de los procesos físico-químicos que acontecen en sus superficies. Prueba de ello fueron los variados trabajos que se presentaron en el congreso de este año y que quedaron agrupados en cuatro disciplinas: análisis del comportamiento magnético de materiales en la nanoescala, estudio de los procesos de síntesis superficiales, grafeno y las aplicaciones del AFM en el ámbito biológico. Asimismo, hubo sesiones dedicadas a la presentación de nuevos desarrollos y técnicas relacionadas y al resultado de la combinación de los dos tipos de microscopía. Finalmente, tuvo lugar una sesión de homenaje al Profesor Arturo Baró quien trajo a España el primer microscopio de efecto túnel directamente desde los laboratorios de IBM en Zurich donde trabajó con Binnig y Rohrer. Desde su laboratorio en la Universidad Autónoma de Madrid, el profesor Baró ha trabajado en el desarrollo de ambas técnicas de microscopía adquiriendo rápidamente fama internacional. En la actualidad, en nuestro país son numerosos los grupos de investigación que emplean estas técnicas no solo para la caracterización mecánica o topográfica de materiales sino también para la nano-manipulación de los mismos.
Más información de este congreso en: http://dipc.ehu.es/ws_presentacion.php?id=95
1. BINNING, G., H. ROHRER, C. GERBER and E. WEIBEL 1982. Surface studies by scanning tunneling microscopy. Phys. Rev. Lett. 49, 57-61.
2. Binnig, G. and H. Rohrer 1983. Scanning tunneling microscopy. Surf. Sci. 126, 236-244.
3. Binnig, G., C.F. Quate and C. Gerber 1986. Atomic force microscope. Phys. Rev. Lett. 56, 930-933.