La microscopía de fuerza atómica AFM es una técnica extremadamente sensible que nos permite obtener imágenes de los materiales y / o caracterizar sus propiedades físicas en la escala atómica al detectar la fuerza sobre las superficies del material utilizando una punta controlada con precisión. Sin embargo, el AFM convencional solo proporcionacomponente normal de la superficie de la fuerza la dirección Z e ignora los componentes paralelos a la superficie las direcciones X e Y.
Para caracterizar completamente los materiales utilizados en dispositivos a nanoescala, es necesario obtener información sobre los parámetros con direccionalidad, como las propiedades electrónicas, magnéticas y elásticas, en algo más que la dirección Z. Es decir, es conveniente medir estos parámetrosen las direcciones X e Y paralelas a la superficie de un material también. La medición de la distribución de dichos parámetros de material en la escala atómica aumentará nuestra comprensión de la composición química y las reacciones, la morfología de la superficie, la manipulación molecular y el funcionamiento de la nanomáquina.
Un grupo de investigación de la Universidad de Osaka ha desarrollado recientemente un enfoque basado en AFM llamado "AFM bimodal" para obtener información sobre superficies de material en las direcciones X, Y y Z es decir, en tres dimensiones en la escala subatómica.Los investigadores midieron la fuerza total entre una punta AFM y la superficie del material en las direcciones X, Y y Z usando una superficie de germanio Ge como sustrato. Su socio colaborador, el Instituto de Física de la Academia de Ciencias de Eslovaquia, contribuyó con simulaciones por computadorade las interacciones punta-superficie. El enfoque bimodal AFM se informó recientemente en Física de la naturaleza .
"Una superficie limpia de Ge 001 tiene dímeros anisotrópicos alineados alternativamente, que se rotan 90 ° a lo largo del escalón, lo que significa que muestran una estructura de dos dominios", explica el primer autor Yoshitaka Naitoh.dominio en la dirección vertical al oscilar la punta del AFM en la frecuencia de resonancia de flexión y en la dirección paralela al oscilarla en la torsional ".
El equipo expresó primero los componentes de la fuerza como vectores, proporcionando la distribución del vector sobre la superficie en la escala subatómica. La simulación por computadora apoyó los resultados experimentales y arrojó luz sobre la naturaleza de la terminación y la morfología de la punta química y, en particular, ayudó aaclarar las preguntas pendientes con respecto a las distancias de la superficie de la punta en el experimento.
"Medimos la magnitud y la dirección de la fuerza entre la punta AFM y la superficie Ge en una escala subatómica en tres dimensiones", dice Naitoh. "Dichas mediciones ayudarán a comprender la estructura y las reacciones químicas de las superficies funcionalizadas".
El enfoque bimodal AFM desarrollado permitirá a los investigadores investigar las propiedades físicas de los materiales con mayor detalle en la nanoescala, lo que debería facilitar el desarrollo de dispositivos, nanotecnología y sistemas de fricción / lubricación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Osaka . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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