A microscopia de varredura por sonda como ferramenta da nanotecnologia

Nos microscópios convencionais, o observador utiliza fótons ou elétrons para ver um determinado objeto. E as suas possibilidades de observar amostras pequenas ficam limitadas pela difração da radiação, que ocorre sempre que as dimensões do objeto examinado são da mesma ordem de grandeza da metade do comprimento de onda utilizado. Além disso, efeitos de aberração comprometem a qualidade das imagens obtidas com grandes aumentos, mesmo quando o limite de difração não é atingido. Por isso, os microscópios ópticos convencionais não permitem a observação de objetos menores que ½ micrômetro.

As técnicas de Atomic Force Microscopy/Microscopia de Força Atômica (AFM) não dependem da interação da matéria com a luz ou com os elétrons. O observador utiliza uma pequena sonda de extremidade muito afiada e que percorre a superfície da amostra a uma distância mínima. A sonda pode estar em contato com a amostra, mas, na maioria dos casos, está a uma distância muito pequena, da ordem de poucos nanômetros. Nessas condições, as forças resultantes das interações da sonda com os átomos ou moléculas da superfície, especialmente as interações intermoleculares de van der Waals, são significativas e podem ser medidas.

A técnica de AFM transformou-se rapidamente em uma vasta plataforma de novas microscopias, que produzem uma grande quantidade de informações sobre as propriedades físicas e físico-químicas de superfícies. Hoje, um microscópio de varredura por sonda, complementado com diferentes acessórios, permite obter informações sobre as propriedades elétricas (potencial, carga, condutividade, capacitância), magnéticas, mecânicas (viscoelasticidade, adesão, dureza, coeficientes de atrito), térmicas (condutividade, transições) e químicas (interações) de superfícies. Também são realizados experimentos em que se medem vários pares de parâmetros, combinando força /vs/. distância com força /vs/. voltagem, amplitude/vs/. distância, fase /vs/. distância etc.

Referência: http://dx.doi.org/10.21800/S0009-67252013000300013