Microscopias de ponta de prova - STM e AFM: princípios básicos, instrumentação e pontas - “Família” derivada do AFM: princípios básicos e aplicações - Nanolitografia - SNOM
Scanning Tunneling Microscope IBM Zurich 1982 – STM: imagens tridimensionais com resolução atômica real. (G.Binnig, H. Rohrer, Helv. Phys. Acta 55 (1982) 726 Scanning tunneling microscope) Limitação: essencialmente amostras condutoras e semicondutoras.
It V (EF) exp[-1.025 (s)1/2] Tunelamento s EF EF - V It V (EF) exp[-1.025 (s)1/2]
Resolução atômica real It V (EF) exp[- b(s)1/2] Distância ponta-superfície: 0.3 - 1nm tensão de operação: 10 mV - 1V corrente: 0.2 – 10 nA variação na distância de 0.1 nm (raio atômico) corrente varia fator 2 resolução lateral depende do raio da ponta de prova: raio ~10 nm Implica em resolução lateral de ~ 2 nm
Átomos na superfície do silício (111) 7x7 G.Binnig, H. Rohrer, Ch. Gerber, E. Weibel, Phys. Rev. Lett. 50 (83) 120
Resolução atômica real Oxigênio na superfície de monocrital de Rh
Espectroscopia de Corrente de Tunelamento (STS)
Nanowires Nanowires de Pt em Ge (001) . Largura: 0.4 nm com espaçamento de 1.6 nm entre as linhas (aspect ratio: 1000).
STS – nanowires metálicos
Manipulação atômica LDOS
18 átomos de Césio e 18 átomos de Iodo Nanomanipulação nanoquímica 18 átomos de Césio e 18 átomos de Iodo
We report a mode-selective, molecule-to-molecule conversion by scanning tunneling microscope; a trans-2-butene to a 1,3-butadiene on palladium (110) surface, where the reaction product is chemically identified with single-molecule vibrational spectroscopy. The underlying mechanism is experimentally confirmed as a multiple vibrational excitation of a single adsorbed molecule via inelastic electron tunneling process. Single-molecule reaction and characterization by vibrational excitation“, Phys. Rev. Lett. 89, (2002), article number 126104,
Pontas STM: preparação mecânica e eletroquímica
Atomic Force Microscope 1986 – AFM: Medida de forças entre a ponta e a superfície (<1N) (G.Binnig, D.F. Quate, Ch. Gerber, Phys. Rev. Lett. 56 (86) 930 Atomic force microscope). 1986- G. Binng and H. Roher: Nobel em Física
Esquema de funcionamento de um AFM
Cantilevers 200 mm 5 mm
Silício MWNT