La microscopía de fuerza atómica (AFM) es una forma de microscopía altamente sensible que permite mapear una superficie con una resolución casi atómica. Shaw Wei Kok y sus colegas del Instituto de Tecnología de Fabricación de Singapur de A * STAR han desarrollado un método de medición AFM que puede mejorar aún más la sensibilidad de la técnica.

El nuevo método de medición de los investigadores se basa en el modo de corte estándar "diapasón", uno de los muchos modos utilizados en AFM. En este modo, una sonda atómicamente afilada se forma en un brazo de un diapasón de cuarzo y se coloca en vibración resonante de alta frecuencia. Cuando la sonda se acerca a la superficie de una muestra, la interacción de fuerzas atómicas da lugar a una fuerza cortante que ralentiza la vibración. Al monitorear esta señal, la sonda y la superficie se pueden mantener en una separación constante utilizando un sistema de retroalimentación automatizado, permitiendo escanear el perfil de altura de la superficie de la muestra con resolución a escala atómica.

La resolución de imagen máxima que se puede lograr ajustando el AFM en modo de corte basado en el diapasón está limitada por el factor Q del diapasón, o con qué facilidad "suena" el tenedor. El problema, según Kok y sus colegas, Ha sido que la investigación para mejorar el factor Q se ha basado en la frecuencia de resonancia de la sonda en el aire libre, que no es lo mismo que cuando la sonda está casi en contacto con la superficie, por lo que durante el escaneo la sonda está operando efectivamente fuera de resonancia.

Los investigadores descubrieron que el control de retroalimentación que usa la segunda resonancia de la sonda cuando está cerca de la superficie proporciona una mayor sensibilidad que el que usa la primera. resonancia al aire libre. “Este descubrimiento surgió cuando a distancias muy cercanas a la superficie el comportamiento de las oscilaciones de la punta fue contrario al comportamiento esperado, ”Dice Kok. “El modelo tradicional de diapasón no podía explicar el comportamiento observado. Basado en un modelo cuantitativo alternativo que desarrollamos, descubrimos que la sensibilidad debería ser mayor en este segundo régimen de resonancia ".

Cuando se opera en este segundo régimen de resonancia, la resolución de AFM aumentó considerablemente, y se podrían resolver estructuras más finas (ver imagen). El desarrollo allana el camino para investigaciones fundamentales, dice Kok. “Aprovecharemos la sensibilidad obtenida utilizando el segundo régimen de resonancia para investigar la interacción de la fuerza de corte atómica entre la sonda AFM y la muestra, ”, Dice. “Los resultados nos ayudarán a explorar las características de los materiales a nanoescala, y podría conducir al descubrimiento de nueva física ".