Investigadores de la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas McCormick de la Universidad Northwestern han desarrollado, caracterizada, y modeló un nuevo tipo de sonda utilizada en microscopía de fuerza atómica (AFM), qué imágenes, medidas, y manipula la materia a nanoescala.
Usando diamante, Los investigadores hicieron una sonda mucho más duradera que las sondas de nitruro de silicio disponibles comercialmente, que se utilizan normalmente en AFM para recopilar información de un material, pero puede desgastarse después de varios usos.
Horacio Espinosa, James y Nancy Farley Profesores de Fabricación y Emprendimiento, y su estudiante graduado Ravi Agrawal han demostrado que las sondas de microscopía de fuerza atómica de diamante son 10 veces más duraderas que las sondas de nitruro de silicio.
Sus resultados fueron publicados recientemente en el Revista de física aplicada .
"Es bien sabido que el diamante debería funcionar mucho mejor que otros materiales de sonda, "dice Espinosa." Sin embargo, La cuantificación rigurosa del desgaste y el desarrollo de modelos con capacidad predictiva siguen siendo difíciles de alcanzar. Fue emocionante descubrir que las sondas de diamante son un orden de magnitud más resistentes al desgaste que las sondas de nitruro de silicio y que un solo modelo puede predecir el desgaste de ambos materiales ".
En el estudio, Las pruebas de desgaste se realizaron utilizando sondas AFM hechas de diferentes materiales:nitruro de silicio, diamante ultraanocristalino (UNCD) y UNCD dopado con nitrógeno, escaneándolos a través de un sustrato duro UNCD. Laboratorio Nacional Argonne, donde se inventó originalmente la UNCD, también apoyó este trabajo proporcionando UNCD dopado con nitrógeno. Las sondas se fabricaron internamente y también fueron proporcionadas por Advanced Diamond Technologies, Inc. (ADT).
"Se necesitó un gran esfuerzo para convertir el UNCD en una punta afilada. Necesitábamos optimizar las etapas iniciales del crecimiento del diamante para formar estructuras nanométricas con resultados consistentes. Es realmente bueno descubrir que este trabajo valió la pena para demostrar que las sondas UNCD son bastante resistente al desgaste, que predijimos, "dijo Nicolaie Moldovan, ex profesor de investigación de la Universidad Northwestern involucrado en la fabricación de las sondas UNCD. Moldavan es ahora un experto en microfabricación en Advanced Diamond Technologies, C ª.
Además de caracterizar la sonda, Los investigadores también crearon un modelo que puede predecir cómo se desgastará la punta de una sonda.
"El desarrollo de un modelo general con capacidades predictivas es un hito importante. Este esfuerzo también proporcionó información sobre cómo la adhesión interfacial entre la sonda y el sustrato se relaciona con la resistencia al desgaste de las sondas AFM, "dice Agrawal.
Neil Kane, presidente de ADT, dijo, "Los resultados informados en esta investigación son impresionantes al mostrar la mejora en la resistencia al desgaste de las sondas de diamante. Este trabajo inspiró en parte el desarrollo de nuestras NaDiaProbes® disponibles comercialmente".
El papel, escrito por Agrawal, Moldavo, y Espinosa, también fue seleccionado para el 5 de octubre, Edición de 2009 de la Revista virtual de ciencia y tecnología a nanoescala (www.vjnano.org).
Fuente:Universidad Northwestern
