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How AFM Works

Atomic force microscopy is arguably the most versatile and powerful microscopy technology for studying samples at nanoscale. It is versatile because an atomic force microscope can not only image in three-dimensional topography, but it also provides various types of surface measurements to the needs of scientists and engineers. It is powerful because an AFM can generate images at atomic resolution with angstrom scale resolution height information, with minimum sample preparation.

So, how does an AFM work? In this page, we introduce you to the principles of an AFM with an easy to understand video animations. Feel free to share this page with others, and to email us if you have any questions.

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Principio AFM

Mundo Nano
'Nano', de la palabra griega que significa 'enano', se corresponde con un prefijo que indica un factor de 10-9. Así, un nanómetro es una milmillonésima de un metro, que es la escala de longitud a la que la fuerza intermolecular y el efecto cuántico toman lugar. ¡Para poner la nano escala en una perspectiva más comprensible, tenga en cuenta que el tamaño de un átomo en comparación con una manzana es similar al tamaño de una manzana en relación con el planeta tierra! Los microscopios de fuerza atómica (AFM) nos ofrecen una ventana a este mundo de nano escala.

Principio AFM
- Sensor de superficie
Un AFM utiliza una micro palanca con una punta muy afilada en su vértice para escanear la superficie de la muestra. A medida que la punta se acerca a la muestra, las fuerzas de atracción de corto alcance entre la superficie y la punta de la micro palanca provocan que ésta se flexione hacia la superficie. Sin embargo, debido a que la punta continua aproximándose a la superficie hasta llegar a tocarla, se observa un aumento de las fuerzas repulsivas que inducen una inversión de la flexión de la micro palanca contra la superficie.

- Método de detección
Se emplea un haz láser para detectar desviaciones en la micro palanca hacia o contra la superficie. Haciendo reflejar el haz incidente en la parte superior plana de la micro palanca, cualquier movimiento de la micro palanca producirá pequeños cambios en la dirección del rayo reflejado. Empleando un fotodiodo sensible a la posición (PSPD) se pueden monitorizar estos cambios de posición. Así, si una punta de AFM pasa sobre una superficie elevada, la flexión contra la superficie de la micro palanca resultante (y el subsecuente cambio en la dirección del rayo reflejado) se registra por los cambios de la posición del haz laser medidos en el PSPD.

- Adquisición de imágenes
La obtención de la imagen topográfica de AFM en una muestra se realiza explorando la superficie con la micro palanca en la zona de interés. La transición entre accidentes topográficos elevados y deprimidos en la superficie de la muestra influyen en la desviación de la micro palanca, que se monitoriza en el PSPD. Usando un circuito de retroalimentación para controlar la altura de la punta sobre la superficie, y buscando mantener constante la posición del láser sobre el PSPD, el AFM puede generar un mapa topográfico exacto de las características superficiales.

 

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