Microscopio de efecto de túnel STM

Se puede definir como un instrumento capaz de revelar la estructura atómica de las partículas; las técnicas aplicadas se conocen también como de “barrido de túnel” y están asociadas a la mecánica cuántica. Se basan en la capacidad de atrapar a los electrones que escapan en ese efecto túnel, para lograr una imagen de la estructura atómica de la materia con una alta resolución, en la que cada átomo se puede distinguir de otro.

Microscopio de efecto de tunel

Este proceso sucede entre los electrones de la punta metálica del microscopio y la superficie de la muestra, que debe ser metálica o semiconductora y ser una superficie esencialmente “chata”, es decir con rugosidades menores a unos pocos micrómetros (1000 nm).

Si la punta de inspección del microscopio se encuentra a distancias del orden de unos pocos nm, y gracias a aplicar una diferencia de potencial entre la punta y la muestra, los electrones de la punta van a superar la barrera de potencial que representa el vacío y van a transferirse a la superficie del material (o viceversa, según cuál sea el signo de la diferencia de potencial aplicada), como pasando por un túnel a través de la barrera de potencial mencionada.

Flujos de átomos en efecto tunel

Una vez llevado el proceso en le microscopio, escaneando la superficie del objeto y haciendo un mapa de la distancia entre varios puntos, se genera una imagen en tres dimensiones; también han sido utilizados para producir cambios en la composición molecular de las sustancias. Es un instrumento fundamental en el campo de la nanotecnología y la nanociencia.

Microscopio de efecto tunel

Inicialmente, se utilizó para generar imágenes topográficas de superficies conductoras. Para ello, mediante un conjunto de piezoeléctricos se logra que la punta metálica haga un barrido determinado de la superficie de muestra.

óptica-nanoscópicaLa corriente de tuneleo varía exponencialmente con la distancia relativa entre la punta y la muestra, es posible obtener un mapa topográfico de la superficie al registrar la corriente durante el barrido de la superficie analizada.

La construcción de la punta resulta de suma importancia, ya que debe ser lo suficientemente fina como para que la corriente túnel se establezca esencialmente a través de un único átomo, generando así una imagen topográfica con resolución atómica.

La topografía de superficies con resolución atómica no es la única aplicación para un STM. También puede realizarse una espectroscopía local al estimar la densidad de estados electrónicos gracias al análisis de las curvas I-V (corriente túnel como función del potencial eléctrico establecido).

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