Discusión:Física Biológica PCLF/Microscopía

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Considerese lo siguiente

MICROSCOPIO DE FUERZA ATOMICA DE DE ALTA VELOCIDAD


Fabricado en 1986 es utilizado para determinar la topografia de diferentes muestras, que se colocan en contacto con una punta que realiza un punteo y barrido en la superficie de la muestra; dicha punta se encuentra en un vertice del cantilever que esta unido al extremo del piezoelectrico el cual emite energia si es accionado mecanicamente (motor).

Su funcionamiento radica en el contacto de la punta (la cual puede ser de oro, nylon o materiales de alta dureza y de masa pequenaa), con la superficie de la muestra. Al accionar el piezoelectrico el cantilever inicia un punteo el cual se conoce como barrido, esto genera un analisis de resonancia que se interpreta como perturbaciones en la region de estudio (ancho de banda), esta senal permite determinar donde se da un maximo o mınimo de amortiguamiento, es decir donde la muestra presenta altibajos, el maximo amortiguamiento significa un pico en la muestra que debe coincidir con la frecuencia caracterıstica Im, siendo esta simetrica alrededor de la frecuencia natural (w0 ).

Lo anterior es analizado por la recoleccion de imagenes del AFM donde se puede generar tres inconvenientes particulares.

  1. El ancho de la banda tiene ciertas interacciones en las mediciones que arroja el contacto punta-muestra.
  2. La tasa del barrido en la superficie de la muestra debe darse tanto en el plano X como en el Y.
  3. La velocidad que se presenta en el barrido del ancho de la muestra utilizada.

La fabricacion de un microcantilever de alta dureza y pequenas masas han logrado mejorar hasta obtener 12 cuadros por seg. Estas imagenes se toman con una velocidad maxima de 650m/s2 logrando superar dos nuevos problemas.

  1. Barridos con bajas resonancias para determinadas muestras.
  2. Realimentacion electronica para el funcionamiento de interaccion punta-muestra.

Cuando el microcantilever esta examinado la superficie de la muestra el barrido topografico se da en el eje x y en el eje y, utilizando el HSAFM es decir ”Microscopio de Fuerza Atomica de Altas Velocidades”, se logra un barrido lento lo que hace necesario aplicar una fuerza sobre el brazo del cantilever, acelerando la superficie y respondiendo a lo corrugado de la muestra, dicho barrido debe tener frecuencia mayor para las curvaturas que la presente en el modo normal.

La figura 1 permite ver que la muestra esta montada sobre un cristal de cuarzo y el microcantilever es sometido a un rayo infrarrojo generando un rapido barrido en direccion a los dos ejes. En el extremo derecho podemos observar una palanca optica capaz de medir la deflexion del microcantilever.

La fuerza adicional sobre la punta permite obtener con mayor precisi ́n el barrido de la banda ancha logrando un contacto permanente entre la punta y la muestra. Asi los picos de amplitud Vs frecuencia nos permite conocer la estructura fisica de la muestra esto se conoce como restitucion pasiva.

Cuando el movimiento del brazo, es sobrepasado por la energia removida al paso de la punta sobre la superficie delgada de polimeros, se genera una deflexion que en particular se da por la combinacion de dos fuerzas una atractiva y una repulsiva tratadas con mejor detalle posteriormente.

Como la muestra esta sometida al medio ambiente, el trabajo que esta realiza forma una capilaridad liquida donde la fuerza atractiva es menor y una fuerza constante se aplica en la punta del cantilever generando una gran tension entre la capa conductora (superficie de la muestra) y el AFM, al juntar estas fuerzas en el trabajo que realiza el microcantilever es posible determinar no solo la topografia interna sino tambien el ancho de la misma.

Utilizando el HSAFM podemos realizar un barrido microscopico de resonancia donde se determina la estructura de la muestra en tiempo real; la muestra de estudio es el oxido de polietileno, el instrumento de medida logra generar imagenes en dos areas diferentes figura 2a y 2d que permiten rotar la superficie de oxido de polietileno (PEO).

  El HSAFM supera la recoleccion de datos sobrepasando la capacidad del AFM, luego del barrido a

gran velocidad la superficie del (PEO) no registra ninguna deformacion en su estructura natural.

  La figura 3 nos permite el analisis de la muestra (HPB/V) que es calentado lo que implica tomar

una forma esferica por la buena capacidad para conservar la temperatura en su interior, las imagenes muestran un crecimiento superficial dividiendo cada imagen en una fase de cristalizacion conforme se da el proceso de fusion.

  En resumen el HSAFM permite someter la punta del piezoelectrico a una fuerza de atraccion donde

la respuesta de la muestra es generar una fuerza repulsiva para atenuar el contacto, como la fuerza MICROSCOPIA DE FUERZA ATOMICA atractiva es mayor, la imagen durante un ciclo de resonancia es mas natural y en las corrugaciones la frecuencia es mayor para ser mas exacta su modulacion.