Microscopia de Tunelamento e Microscopia de Força Atômica

Microscopia de Tunelamento e Microscopia de Força Atômica

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Fig. 17 – Análise feita por software do perfil de uma linha sobre uma amostra de InP crescido sobre InP.

A figuras 16 e 17, foram obtidas por um AFM em operação no LPD do Instituto de Física da UNICAMP. O AFM é da marca Park Scientific Instruments - Autoprobe CP.

6 - CONCLUSÃO

Um aspecto interessante do STM é sua natureza de análise não destrutiva, não provocando danos irreversíveis na amostra. Trocas locais reversíveis provocadas na superfície devido ao campo elétrico gerado pela ponta de prova não podem ser tomados como regra. Por outro lado o STM pode ser usado como para indução permanente intencional na estrutura local ou na modificação química , possibilita estimular seletivamente o processo químico pela escolha apropriada da energia do elétron ou força de campo, a fim de produzir alteração estrutural causada pelo impacto da ponta sobre a superfície, ou alta diferença de potencial aplicado à junção ponta-amostra. Tanto o STM como o AFM podem ser operados em ar ou em meio líquido.

Pode-se considerar um AFM simplesmente como um modo de operação, pois transformar um STM num AFM pode se restringir apenas a uma troca de pontas.

Ambas as técnicas de microscopia, possuem uma infinidade de aplicações, porém certos materiais são mais apropriadas à análise em um microscópio do que em outro.

Na análise de materiais biológicos o AFM apresenta uma série de vantagens em relação ao STM, pois se trabalha em ar ou meio líquido e utiliza a força atômica ao invés de corrente tunelamento para gerar imagens.

Entretanto, relatos de sucesso na obtenção de imagens pelo STM sem metalização da amostra e sob algumas circunstâncias, mostraram que algumas biomoléculas conduzem corrente elétrica.

Outra vantagem do AFM sobre o STM é que permite estudar não apenas materiais condutores, mas também todo tipo de material isolante, já que o método não utiliza corrente de tunelamento para produção de imagens.

Quanto a resolução, o STM, que consegue verdadeira resolução atômica. A corrente de tunelamento é uma exponencial da distância entre a ponteira e a amostra; portanto, só interagem os átomos mais próximos. No AFM, a dependência da deflexão do cantilever, com a distância ponteira-amostra é mais fraca (não é exponencial) e portanto, vários átomos da ponteira interagem simultaneamente com vários átomos da amostra. No AFM cada átomo da ponteira que participa na imagem "vê" a amostra como uma rede periódica. Devido a que os átomos da ponteira estão localizados lateralmente em forma diferente, a rede vista por cada átomo é diferente. E mais, cada átomo da ponteira está a uma altura diferente com relação a amostra e a grandeza do sinal visto por cada átomo enfraquece com a distância. Quando todas as contribuições de todos os átomos participantes na ponteira são combinadas instantaneamente e o resultado é somado durante o tempo em que a ponteira varre a superfície periódica, a imagem resultante é periódica, tendo a simetria e o espaçamento corretos. Entretanto, se estiver faltando um átomo, o lugar em que está faltando não será detectado pois a imagem é uma superposição de muitas imagens. Para ter uma real resolução atômica deveríamos poder detectar um átomo. Portanto, gerar uma imagem em escala atômica com um AFM não significa que obtivemos resolução atômica.

As imagens obtidas pelo STM representam somente a densidade de cargas próximas ao nível de Fermi, as imagens obtidas pelo AFM correspondem a densidade de cargas total na região de contato.

No AFM, a ponta permanece fixa e a amostra que se move com uso de cerâmicas piezoelétricas nas direções dos três eixos ortogonais, enquanto no STM a amostra fica fixa e a ponta que se move sobre a superfície da amostra e utiliza também um sistema de cerâmicas piezoelétricas para se mover.

Estes dois equipamentos são duas poderosas ferramentas na análise de superfícies, pois com elas pode-se acompanhar processos de reações, caracterização de processos e uma infinidade de outras atividades.

7 - BIBLIOGRAFIA

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