El microscopio de fuerza atómica
El microscopio es un instrumento que permite observar objetos que son muy pequeños para ver a simple vista. Existen muchos tipos de microscopios, pero estos por lo general pueden ser clasificados en tres categorías según la manera en que observan una muestra: microscopios de luz, microscopios de electrones, y microscopio de sonda de barrido (Scanning Probe Microscope en inglés). El microscopio de luz usa luz visible y un sistema de lentes para magnificar imágenes de una muestra. Pueden alcanzar una magnificación de 1000 veces el tamaño de la muestra original, y resolución de 200nm. El microscopio electrónico utiliza una pistola de electrones en vez de luz, y lentes electromagnéticos para ver objetos. Esto le permite alcanzar magnificaciones de 10,000,000 veces y resolución de 50 pm. Los microscopios de sonda de barrido toman imágenes moviendo mecánicamente una sonda sobre la superficie que se desea observar y midiendo alguna interacción entre la sonda y la superficie. La resolución puede variar de técnica en técnica pero es posible lograr resoluciones atómicas.
El microscopio de fuerza atómica es un microscopio de sonda de barrido. Toma imágenes de la superficie de la muestra usando una punta montada en un cantiléver. Cuando la punta es traída cerca de la superficie, fuerzas entre la punta y la superficie hacen que el cantiléver se doble de acuerdo a la ley de Hooke. El microscopio usa un láser para medir ésta desviación y escanea la superficie a la vez que mantiene una fuerza constante sobre el cantiléver para formar la imagen. Es posible lograr resoluciones atómicas usando un microscopio de fuerza atómica. Esta precisión se debe a actuadores piezoeléctricos que pueden lograr ese tipo de precisión en sus movimientos.
Una de las ventajas del microscopio de fuerza atómica es que las muestras no requieren preparación especial o un ambiente de vacío para su funcionamiento, contrario al microscopio electrónico de rastreo. Otra ventaja es que el microscopio de fuerza atómica puede en teoría alcanzar resolución más alta que la del microscopio electrónico de rastreo. La desventaja es que el microscopio solo escanea un área de 150 x 150 um, mientras que el microscopio electrónico puede escanear áreas de milímetros cuadrados. Otra desventaja es lo lento que toma las imágenes el microscopio de fuerza atómica.
A la izquieda esta un diagrama de un microscopio de fuerza atomica. Imagen tomada de en.wikipedia.org. A la derecha estan imagenes de una molecula de "hexabenzocoronene" tomadas con una variante de microscopio de fuerza atomica. Imagen tomada de pipeline.corante.com
Referencias:
http://en.wikipedia.org/wiki/Microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Optical_microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_Microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Scanning_probe_microscope
http://en.wikipedia.org/wiki/Atomic_force_microscopy
http://pipeline.corante.com/archives/2012/09/17/another_one_of_those_startling_molecular_images.php