Scanning tunneling Microscope (STM)....

Scanning tunneling Microscope (STM)....

TECNICA DE STMLa aplicacin de STM es tomar imgenes de superficies a nivel atmico. Para un STM, se considera que una buena resolucin es 0.1nmde resolucin lateral y 0.01nm de resolucin de profundidad. Con esta resolucin, los tomos individuales dentro de los materiales son rutinariamente visualizados y manipulados. El STM puede ser usado no solo en ultra alto vaco, sino que tambin en aire, agua, y varios otros lquidos o gases del ambiente, y a temperaturas que abarcan un rango desde casi cero kelvinhasta unos pocos cientos de grados Celsius.El STM est basado en el concepto deefecto tnel .. En la microscopa de efecto tnel se pueden obtener imgenes con resolucin por debajo del angstrom. Para que esto suceda es necesario que la muestra sea conductora o semiconductora. La microscopa de efecto tnel puede ser una tcnica desafiante, ya que requiere superficies extremadamente limpias y estables, puntas afiladas, excelente control de vibraciones, y electrnica sofisticada.

instrumentacinLos componentes de un STM incluyen la punta de exploracin, un piezoelctrico de altura controlada, escner x-y, control muestra-a-punta, sistema de aislamiento de vibraciones, y computadora.Laresolucin de una imagen est limitada por elradio de curvatura de la punta del STM . La punta esta sujeta en el vrtice de tres barras cermicas de material piezoelctrico (x,y y z). La punta puede estar fabricada detungsteno o platino-iridio, aunque tambin se utiliza eloro para ello.Las puntas de tungsteno estn fabricadas habitualmente por grabado electroqumico, y las puntas de platino-iridio estn fabricadas por corte mecnico.Debido a la extrema sensibilidad de la corriente tnel a la altura, es imperativo un apropiado aislamiento de vibraciones o un cuerpo extremadamente rgido del STM para obtener resultados tiles. Se usan a menudo sistemas de resortes oresortes de gas. Adicionalmente, son implementados a veces mecanismos para reducir lascorrientes parsitas.Manteniendo la posicin de la punta con respecto a la muestra, el escaneo de la muestra y la adquisicin de los datos son controlados por computadora.La computadora puede ser usada tambin para mejorar la imagen con la ayuda deprocesamiento digital de imgenes as como tambin para realizar medidas cuantitativas

Principio de manejo La punta esta sujeta en el vrtice de tres barras cermicas de material piezoelctrico (x,y y z).Mientras las barras de x e y son polarizadas por rampas de voltaje que producen un rastreo de la punta sobre la superficie la barra Z se polariza de modo que la distancia de la punta a la superficie sea adecuada para producir una corriente tnel constante . Este voltaje de polarizacin se obtiene de un circuito de retroalimentacin. Cuando la punta conductora es colocada muy cerca de la superficie a ser examinada, unadiferencia de voltaje aplicada entre las dos puede permitir a los electrones pasar al otro lado mediante efecto tnel a travs del vaco entre ellas. La resultantecorriente de tunelizacines una funcin de la posicin de la punta, el voltaje aplicado y ladensidad local de estados (LDOS por sus siglas en ingls) de la muestra.La informacin es adquirida monitoreando la corriente conforme la posicin de la punta escanea a travs de la superficie, y es usualmente desplegada en forma de imagen ,esta imagen obtenida corresponde a la densidad electrnica de los estados de la superficie.La corriente tnel es una funcin que varia de modo exponencial con la distancia .Esta dependencia exponencial hace que la tcnica STM tenga una alta sensibilidad pudindose obtener imgenes con resoluciones de subansgtrom. Esta tcnica se puede utilizar en modo de distancia Punta muestra constante o corriente constante La principal ventaja de esta tcnica es la resolucin a escala atmica que ofrece para conseguir este tipo de resolucion se ha de trabajar sobre muy buenos conductores (Pt.Au Y Ag)Se ha de trabaja en situ (evitar oxidacin o contaminacion de la superficie) al vacio o baja temperatura donde el ambiente permite un adecuada preparacin de las muestras .La principal limitacin de esta tcnica esta en la imposibilidad de trabajar con muestras aislantes

El tiempo de respuesta de este circuito ,t, esta determinado por la resistencia de entrada y el capacitador de retroalimentacin del modulo integrador que constituye el polo dominante del circuito . Cuando la velocidad de rastreo en X es menor que 1/t , el STM opera en el llamado modo topogrfico . Las imgenes obtenidas de este modo son una coleccin de lneas correspondientes a los contornos de igual densidad de carga al nivel de fermi de la muestra cuando esta esta polarizada negativamente . Cuando la punta es negativa , las lneas correspondientes a los contornos de igual densidad de estados vacios de la muestra a la energa eV por encima del nivel de Fermi .Cuando el rastreo se efectua a frecuencias superiores a 1/t , el circuito electrnico no puede mantener el valor instantneo de la corriente tnel solo su valor medio y por consiguiente , la distancia media de la punta de la superficie se mantiene constantes , el valor instantneo de 1 refleja los cambios de la probabilidad local del tnel . El valor 1 en funcin de X e Y constituye la imagen. Este modo de operar se denomina modo corriente .Los dos modos de operacin son en cierta manera complementarios. Cuando se barre la superficie sobre grandes distancias , la velocidad de rastreo debe ser moderada a fin de evitar que la punta choque contra irregularidades locales .Cuando se barre sobre pequeas distancias en superficie planas el modo corriente tienen ventajas .Los barridos rapidos minimizan la deriva trmica .

Este ejemplo corresponde al grafito .Este material se puede exfoliar fcilmente dando lugar a superficies limpias y ordenadas a escala atomica.Estas superficies adems son inertes a la atmosfera .La imagen de la figura fue tomada en aire en el modo corriente .La malla hexagonal del grafito puede ser observada fcilmente Un examen detallado de la imagen muestra que los tomos de tienen intensidades distintas en posiciones alternantes esto se debe a la interaccin de los orbitales Pz entre la energa de los estados asociados con estos orbitales en el espacio de momentos .El resultado es un decrecimiento de la densidad de estados en el nivel de fermi .puesto que solo tres de los seis atomos del hecxagonos tienen prximos vecinos de la segunda capa , estos correspondern a lso puntos menos intensos en la imagen.El segundo ejemplo corresponde a uan superficie plana de Re (001)Esta superficie fue pasivadad con una capa atmica de azufre a fin de protegerla de la oxidacin en el aire .La imagen tomada en el modo topogrfico como se muestra en la imagen .esta superficie fue preparada en ultra vacio (UHV) y su estado de limpieza y ordenacin verificadas .El hecho de que una sola capa atmica de S son buenos lubricantes .La presente imagen ilustra de forma evidente como aun en las superficies planas existen multitud de defectos como los escalones y cornisas que no pueden ser detectados por tcnicas de difraccin como ya indicamos estos defectos pueden a pesar de su presencia minoritaria controlar la reactividad de las superficies .A mayores resoluciones las imgenes muestran atomos individuales de S . El potencial de la tcnica STM para el estrudio de modificaciones qumicas de superficies y para el estudio de absorbatos en condiciones reales de presin es demostrado por estos ejemplos.

bibliografiahttps://books.google.com.pe/books?id=fgrZGpc1wwYC&pg=PA323&lpg=PA323&dq=tecnica++STM+SUPERFICIES&source=bl&ots=9Bm70L-rSY&sig=uM3ILKnRdxU-OQvV5pcy9NvgBio&hl=es-419&sa=X&ved=0CEIQ6AEwB2oVChMItcvlxtz1xwIVjbKACh2xSAxn#v=onepage&q=tecnica%20%20STM%20SUPERFICIES&f=falsehttps://prezi.com/wxp7oiq3szjb/aplicaciones-del-microscopio-de-efecto-tunel/