NeoFronteras

Con un MFA consiguen discernir átomos de distintos elementos. En este caso los átomos sobre una superficie de los elementos estaño, plomo y silicio son representados en azul, rojo y verde respectivamente. Foto: Oscar Custance.

La identidad química de los átomos que están sobre una superficie puede ahora además ser determinada gracias al microscopio de fuerza atómica o MFA. El nuevo sistema usa un método de calibración precisa para lograrlo. Esto significa que los científicos podrán ahora ver átomos individuales de un elemento específico y les ayudará a entender la compleja estructura de las superficies de los sólidos, además de diseñar materiales con propiedades especiales.
El MFA ha sido utilizado durante un par de décadas con una resolución que permite ver átomos individuales, pero con este sistema nadie había sido capaz de decir a qué elemento correspondía cada átomo a temperatura ambiente. Ahora científicos japoneses, checos y españoles, dirigidos por Yoshiaki Sugimoto de la Universidad de Osaka en Japón, han conseguido solucionar este reto. Son capaces de crear imágenes de la superficie de los sólidos en las que los átomos de los distintos elementos son representados en distintos colores.
El otro tipo de microscopio que alcanza esta resolución, el microscopio de efecto túnel, puede hacer este tipo de distinciones pero sólo cuando los átomos pertenecen a elementos conductores o semiconductores.
El MFA se basa en la fuerza de repulsión que hay entre cada átomo y la punta piramidal de una sonda que barre la superficie. La fuerza de repulsión depende de lo lejos que esté dicha punta de la superficie, pero también del elemento que corresponde al átomo en cuestión que hay debajo. Esta última característica es la que han usado estos investigadores como «huella dactilar» para distinguir un tipo de átomo de otro.
Aunque otros grupos habían conseguido este logro necesitaron de temperaturas cercanas al cero absoluto para hacerlo. Sin embargo Sugimoto y sus colaboradores consiguieron compensar de algún modo el efecto del movimiento de la muestra producido por la temperatura y llegar al mismo resultado a temperatura ambiente, evitando así el uso del costoso equipo criogénico.

En el MFA, y trabajando en el modo dinámico, se usa una sonda de diamante que vibra sobre la superficie a estudiar. Se producen cambios en la frecuencia de de vibración dependientes de la distancia del átomo a la punta de la sonda y dependientes a las interacciones «químicas» (verde) entre ambos objetos y que depende a su vez de a qué elemento pertenece el átomo que hay debajo. Foto: Oscar Custance.

El MFA puede por tanto determinar la identidad química de los átomos si se sabe previamente la composición del material. Esta información de la concentración relativa de átomos sobre la superficie puede ser correlacionada con la información topográfica habitual gracias al nuevo método de calibración y conseguir la meta que se ha logrado.
Estos investigadores reportan además que son capaces de manipular átomos específicos sobre la superficie de los materiales, abriendo así grandes posibilidades al MFA.
Este resultado será muy útil para todos aquellos que investigan en nanotecnología. Cuanto menor es un dispositivo más importancia cobra la superficie del mismo, y por tanto saber qué átomos hay en la superficie es de vital importancia. Si además se pueden manipular átomos de un elemento en concreto las posibilidades son enormes.