Microscopia de Efecto Túnel

1. Scanning Tunneling
Microscope (STM)
MICROSCOPIO DE EFECTO TÚNEL
Universidad de Concepción
Facultad de Ciencias Químicas
Departamento Ciencias de la Tierra
Edson Vivanco Olivares
Odontología
3 de Octubre 2013

2. Introducción
• Un microscopio de efecto túnel (STM por sus
siglas en inglés) es un instrumento para tomar
imágenes de superficies a nivel atómico. Su
desarrollo en 1981 hizo ganar a sus
inventores, Gerd Binnig y Heinrich
Rohrer (de IBM Zürich), el Premio Nobel de
Física en 1986.

3. Objetivos
• Descripción de la técnica empleada
en el Microscopio de Efecto Túnel.
• Conocimiento del funcionamiento
del equipo.
• Análisis de imágenes y fotografías en
el área de la Odontología bajo esta
técnica .

4. Principios de Funcionamiento del
STM
 Se acerca una punta metálica afilada a una
superficie y se aplica una tensión entre
punta y muestra
 “Un acercamiento de una cabeza de
microscopio de efecto túnel simple usando
una punta de platino-iridio”.

5.  Se establece una corriente cuando la
punta está a unas pocas distancias
interatómicas de la muestra. Se barre sobre
la muestra con actuadores piezoeléctricos,
cuyo movimiento vertical (z) es manejado
por un lazo de control electrónico
 Las variaciones de corriente o de señal al
piezoeléctrico z se asocian a la topografía y
densidad electrónica de la muestra

6.  Efecto Túnel
En mecánica cuántica, es un fenómeno
nanoscópico por el que una partícula viola los
principios de la mecánica clásica penetrando
una barrera de potencial o impedancia mayor
que la energía cinética de la propia partícula.

7.  a.-Esquema de un microscopio de
efecto túnel ( T electrodo con punta
sujeta sobre tres piezas
piezoeléctricos ortogonales, X, Y y Z,
B muestra y L sistema de
acercamiento de la muestra a la
punta.
 b.- Modo de operación en el que se
mantiene constante la corriente
túnel.

8.  Todas las imágenes producidas por STM
están en escala de grises, con color
opcionalmente añadido en post-
procesado para enfatizar visualmente
características importantes.
 Primera imagen atómica relevada con
STM, la llamada reconstrucción S (111)7x7
Binnig, Ronher et. al. PRL 50, 120, 1983.

9. Animación que muestra el efecto
túnel y su aplicación

10. Instrumentación
 Los componentes de un STM incluyen la
punta de exploración, un piezoeléctrico
de altura controlada, escáner x-y, control
muestra-a-punta, sistema de aislamiento
de vibraciones, y computadora.

11. Limite de Resolución
 microscopio de efecto túnel una gran
resolución (de hasta 0.01 Å) en la
dirección perpendicular a la superficie. La
gran resolución horizontal (por debajo de
los 2 Å) se debe a que la punta
macroscópica siempre tiene minipuntas
Una imagen STM de un nanotubo de
carbono de pared simple.

12. Aplicaciones en el Área la
Odontología

13. “Characterization of surface roughness in titanium
dental implants measured with scanning tunnelling
microscopy at atmospheric pressure”.

14. “Characterization of surface roughness in titanium
dental implants measured with scanning tunnelling
microscopy at atmospheric pressure”.

15. Conclusión
 Gracias a este importante avance, será posible ver en tiempo real las
acciones de los experimentos a escalas atómicas, comprendiendo
mucho mejor sus interacciones y ayudando al desarrollo de la
nanotecnología.
 Desafortunadamente la mayor parte de los materiales no son
conductivos eléctricamente en su superficie. Incluso, los metales como
el aluminio, se cubren con óxidos no conductores. Un microscopio más
reciente, el microscopio de fuerza atómica, o MFA, supera esta
limitación, porque mide la fuerza entre la punta y la muestra, en lugar
de la corriente eléctrica.