Download Microscopio STM

Cindy Ramírez Restrepo
G11NL35
Cód:244686
 El Microscopio de Barrido por Tunelaje (Scanning
Tunneling Microscope STM) fue desarrollado en 1981 por
Gerd Benning y Heinrich Rohrer en los laboratorios de
IBM de Zurich, Suiza. Ello les valió el Premio Nobel de
Física, en 1996.
 El STM aprovecha la capacidad de los electrones para
atravesar una barrera de potencial, para registrar la
corriente eléctrica que se produce entre una punta (o
sonda), y la muestra.
¿QUÉ ES EL EFECTO TUNEL?
 Según la mecánica cuántica, los electrones no están
definidos por una posición precisa, sino por una nube de
probabilidad. Esto provoca que en ciertos sistemas esta
nube de probabilidad se extienda hasta el otro lado de
una barrera de potencial. Por tanto el electrón puede
atravesar la barrera, y generar una intensidad eléctrica.
 Esta intensidad se denomina intensidad de túnel y es el
parámetro de control que nos permite realizar la
topografía de superficie.
Un electrón dentro de un metal posee una energía
determinada. La superficie del sólido representa una
barrera de potencial que debe “saltar” para conseguir salir
de ésta.
Al acercar otro metal (la sonda), y
aplicando un campo eléctrico para
dirigir el electrón hacia el metal, se
crea una barrera con una distancia
lo suficientemente pequeña como
para que el electrón sea capaz de
hacer túnel, sin necesidad de saltar
la barrera.
 La corriente que se puede registrar con un amperímetro
es proporcional a la probabilidad de que el túnel ocurra.
Que a su vez, depende de la distancia entre la punta y la
muestra. De esta forma, registrando la intensidad
eléctrica, se obtiene información de la distancia a la que
se halla la punta.
ESQUEMA DE FUNCIONAMIENTO
DEL STM
 En una instalación cuyo fin es tomar medidas en escala
atómica es necesario que el elemento que se usa como
sonda de medida tenga una resolución de esa misma
escala. En un microscopio de efecto túnel la sonda es una
punta conductora, p. ej. de Wolframio. La punta se trata
para eliminar los óxidos y para que sea lo más afilada
posible, idealmente que en el extremo aparezca un solo
átomo.
 La instalación consiste en un circuito eléctrico en el que
están incluidos la muestra y la punta de medida.
OPERACIÓN
 Hay varias formas de operar en un STM, aunque la más
común es mantener una corriente túnel constante. Esto se
consigue manteniendo una distancia entre punta y muestra
constante. Según se barre la punta sobre la muestra en los
ejes x e y, se va controlando la corriente túnel. Cuando la
punta llega un punto donde la muestra tiene valles o
salientes, esta corriente va a variar. Esta variación indica que
hay que acercar o alejar la punta de la muestra en el eje z,
para volver a conseguir la misma corriente, lo cual se hace a
través del piezoeléctrico.
Microscopía que muestra una transición de fase estructural
de Si (111) - (3x3)-Pb de reconstrucción a Si (111) (Ö3xÖ3) R30 reconstrucción °-Pb. Exactamente la misma
superficie fue fotografiada continuamente al cambiar la
temperatura de 40 K a 136 K.
 Un ordenador registra cuanto
se alejado o acercado la
punta en el eje z, en ese
punto (x,y) de la muestra, de
forma que tras finalizar el
barrido se tiene un mapa que
muestra las variaciones en el
eje z. Es decir, una gráfica que
está relacionada con la
topografía.
Microscopía que muestra la migración térmica de una sola
vacante en una superficie de Ge (111)-c (2x8). La vacante fue
creada deliberadamente con la punta de un STM por contacto
ligero punta-muestra.
 Otra forma de actuar es mantener la posición de la punta
constante, y registrar la corriente eléctrica en cada punto
de la muestra, que variará al pasar por valles o salientes.
Sin embargo, se corre el riesgo de estrellar la punta en
algún saliente de la muestra, echando a perder tanto una
como otra. El resultado final también da información de
la topografía de la muestra.
 Habitualmente, los resultados se presentan en forma de
mapa x,y con colores, donde el código de colores
representa los valores del eje z.
BIBLIOGRAFÍA
 http://www.nanotec.es/applications/gallery/index.php?cat=movies
 http://al-quimicos.blogspot.com/2009/05/microscopio-de-efecto-
tunel.html
 http://ina.unizar.es/equipos/microscopioSTM.htm