Microscopios AFM/STM: Bruker Multimode 8 & Nanotec Cervantes

Ubicación:Location: lma - zaragoza

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Las microscopías de sonda local son técnicas de fundamental relevancia en el ámbito de la Nanociencia y la Nanotecnología, proporcionando valiosa información en numerosas áreas de investigación de naturaleza multidisciplinar.
 
El LMA-ELECMI dispone de un laboratorio con plataformas anti-vibratorias donde se ubican estos microscopios. Además, se cuenta con personal técnico altamente especializado que da soporte a usuarios externos, forma y complementa las actividades de usuarios avanzados y se ocupa del mantenimiento y cuidado de los equipos.
 
El LMA-ELECMI cuenta con dos microscopios SPM ambientales que proporcionan servicio interno y externo:
 
1. Cervantes Fullmode SPM de Nanotec Electrónica S.L. AFM (Microscopía de Fuerzas Atómicas) / MFM (Microscopía de Fuerzas Magnéticas) / STM (Microscopia de Efecto Túnel) equipado con campo magnético variable y una celda para muestras líquidas. El modo “jumping” es especialmente adecuado para medidas de muestras blandas en medio líquido.
 
2. Multimode 8 de Veeco-Bruker. Se trata de un microscopio de sonda local equipado con KPM (Kelvin Probe Microscopy), c-AFM (AFM conductivo), celda para líquidos y para estudios electroquímicos, módulo PicoForce para espectroscopia de fuerzas, controlador de temperatura, cabeza con modo de torsión y modo QNM Peak Force para la obtención de mapas cuantitativos de las propiedades nanomecánicas de las muestras.
 

¿Qué tipo de información proporcionan estos equipos?

  • Morfología de la superficie. Topografía con resolución sub-nanométrica.
  • Medidas eléctricas (c‐AFM). Determinación de la Resistencia eléctrica local.
  • Propiedades Mecánicas (QNM Peakforce). Mapas cuantitativos sobre las propiedades de elasticidad, adhesión, dureza, disipación de energía y deformación superficial.
  • Potencial eléctrico local (KPM). Medidas cualitativas de la distribución local de carga.
  • Propiedades magnéticas (MFM). Análisis de las propiedades magnéticas de la muestra bajo la acción de un campo magnético.
  • Espectroscopía de fuerzas para medida de fuerzas inter e intra-moleculares, con una resolución de 1 pN.
  • Propiedades electroquímicas (EC‐SPM). Estudio de reacciones electroquímicas en superficie bajo condiciones controladas.
  • Propiedades piezo-eléctricas (PFM) Usando la punta de medida como electrodo de voltaje eléctrico y sensor de la deformación. 
  • Estudios a distintas temperaturas. Puede analizarse el comportamiento de la muestra entre los 250 K y los 500 K. 
  • Topografía basada en el microscopio de efecto túnel en condiciones ambientales.

 

Requerimientos de las muestras:

  • La muestra debe estar inmovilizada sobre una superficie plana. Por ejemplo, las biomoléculas han de inmovilizarse mediante adsorción o vía covalente.
  • La rugosidad de la muestra ha de ser inferior al rango del escáner piezoeléctrico.
  • El tamaño total de la muestra debe ser compatible con el espacio en el microscopio entorno a 1 cm2 en superficie y 0,5 cm de grosor.
Los tipos de muestras que pueden ser estudiados con los microscopios SPM ambientales incluyen:
Muestras biológicas (ADN, proteínas y péptidos; células, virus y bacterias; tejidos biológicos, etc.).
Películas delgadas.
Nanoestructuras.
Nanopartículas.
Geles y Polímeros.
 

Especificaciones Técnicas:

  • Bruker Multimode 8:
Ambiente: Aire, líquido y electroquímica.
Rango temperatura: [-35 hasta 200] ˚C
Rango piezos: 200 µm x 200 µm x 5 µm12 µm x 12 µm x 3 µm.
Campo magnético: No
 
  • Nanotec Cervantes:
Ambiente: Aire y líquido.
Rango temperatura: Ambiente.
Rango piezos: 10 µm x 10 µm x 3.5 µm.
Campo magnético: Fuera del plano, pulsado (1s max.) En el plano continuo.
 
 

Imágenes:

 

 

A.- Topografía y señal magnética de una nanoestructura fabricada mediante focus ion beam.
B.- Topografía y mapa de conducción eléctrica de nanocontactos producidos mediante litografía electrónica.
C.- Topografía de láminas de grafeno depositadas en mica.
D.- Señal PFM de una capa delgada de material piezoeléctrico.
E.- Topografía y mapa del coeficiente de elasticidad de un polímero.
F.- Topografía en tampón de una molécula de FAD sintetasa donde se distinguen los dominios, cuyas estructuras se han superpuesto en la imagen, de las dos actividades enzimáticas (Área 50 nm; Z 9.2 nm).