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  Microscópio de Força Atômica (AFM): importante ferramenta no estudo da morfologia de superfícies na escala nanométrica
29/10/2015

GLENDA QUARESMA RAMOS
AP - MACAPA
RESUMO: O surgimento do Microscópio de Força Atômica (AFM) promoveu um grande impacto na Ciência, de uma forma geral, devido a sua capacidade de gerar imagens com resolução atômica, proporcionando o estudo da morfologia de superfícies.

Área(s) de Atuação que o Presente Artigo trata
Biologia
Biotecnologia e Produção


Atualmente existe uma família de microscópios de varredura por sonda ou SPM (do inglês Scanning Probe Microscope) entre os quais é possível citar o Microscópio de Tunelamento ou STM (do inglês Scanning Tunneling Microscope) e o Microscópio de Força Atômica ou AFM (do inglês Atomic Force Microscope). Essa classe de microscópios tem como componente essencial uma ponta ou sonda que varre a superfície da amostra detectando mudanças em seu relevo através de variações de grandezas físicas que dependem da variante do SPM escolhida.

O princípio de funcionamento do AFM está baseado na interação que ocorre, ao longo da varredura, entre os átomos que compõem a sua ponta e os átomos que compõem a superfície da amostra. As principais vantagens do AFM, quando comparado aos outros microscópios são: maior resolução, imagens em 3 dimensões, não havendo a necessidade de recobrir a amostra com material condutor, não requer métodos específicos de preparação da amostra, permite a quantificação direta da rugosidade da amostra, permite a medida da espessura de filmes ultrafinos sobre substratos e análise por fractal. É possível fazer imagens da superfície imersa em líquidos e através de algumas variantes da família SPM é possível também diferenciar fases com diferentes viscoelasticidades, encontrar domínios magnéticos e etc.

No momento em que está ocorrendo à varredura, os átomos da ponta do AFM interagem com os átomos da superfície da amostra e, dependo da distância ponta-amostra, essas interações podem ser atrativas ou repulsivas. A repulsão acontece quando os átomos da ponta e da amostra estão tão próximos (na distância de uma ligação química) que as nuvens eletrônicas destes começam a se repelir enfraquecendo a força atrativa; está repulsão é consequência direta do Princípio de Exclusão de Pauli. A atração ponta-amostra pode ser resultado de diferentes tipos de forças que se somam, como por exemplo: força eletrostática, forças de Van der Waals, forças químicas e força capilar.

O funcionamento do AFM depende de um conjunto de outros instrumentos. Além de seus componentes internos básicos, como por exemplo, a sonda ou ponta que fica presa em um suporte chamado de cantilever, cerâmicas piezelétricas para posicionar a amostra e fazer varreduras, também necessita de outros instrumentos acoplados a ele como circuitos de realimentação para controlar a posição vertical da ponta e um computador para mover os scanners de varredura, armazenar dados e os converter em imagens por meio de softwares específicos para isso.

Quando a ponta do AFM se aproxima da amostra (a uma distância da ordem de alguns angstroms), os primeiro átomos da ponta interagem com os átomos que compõe a superfície da amostra. Ao longo da varredura, a haste sofre deflexões por causa da interação atômica, desviando o laser que incide sobre ele. O laser é detectado por um fotodiodo que envia essas informações de desvio da haste para o controle de realimentação que ajusta a posição da amostra (e/ou da ponteira) e para o computador onde é construída a topografia digitalizada da superfície da amostra.

Vários aspectos devem ser levados em consideração quando se opera um AFM, é a combinação de todos os aspectos que determina uma boa imagem ou uma péssima imagem, pois em alguns casos eles dão origem aos chamados artefatos de imagem, isto é, traços falsos que escondem a verdadeira morfologia da superfície da amostra.

Texto completo em: http://periodicos.unifap.br/index.php/estacao

 


GLENDA QUARESMA RAMOS
AP - MACAPA

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