O Laboratório de Filmes Finos trabalha com o Microscópio de Força Atômica, Tunelamento
e Força Magnética modelo NanoScope IIIA da Digital.
Força Magnética (MFM - Magnetic Force Microscope)
Este microscópio é utilizado para medidas de características topográficas de superfície, como
rugosidade de superficie, tamanho de grão, fractais, espessura de filmes finos, caracterização
tridimensional de micro e nanoestruturas, e determinação de regiões micrométricas
e nanométricas de domínios magnéticos.
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Princípio de Funcionamento do SPM
Microscopia de Tunelamento: Entre a ponta condutora muito fina (tungstênio ou
platina-irídio) e amostra (condutora ou semicondutora) é aplicada uma pequena diferença de
potencial da ordem de mV, havendo passagem de uma corrente de tunelamento, que deve ser
mantida constante durante a varredura pelo sistema de controle. A corrente de tunelamento
medida depende exponencialmente da distância ponta/amostra e portanto muda conforme a
sonda passa por pontos de diferentes alturas. O controle aciona então o scanner (atuador
responsável pelos movimentos da amostra em x, y e z) para que a posição vertical z seja
alterada de forma a corrigir a diferença entre o valor da corrente medida e a definida no
sistema (setpoint da ordem de nA), para cada ponto x,y medido na superfície da amostra. O
conjunto dos pontos de coordenadas x, y e z formará a imagem topográfica da superfície da
amostra. O STM é a técnica de maior resolução, podendo chegar à resolução atômica.
Microscopia de Força Atômica: No modo de Força Atômica, uma ponta presa a um cantilever varre a superfície da
amostra, através de uma cerâmica piezoelétrica que a movimenta. Um laser incide sobre o cantilever
e é refletido para um conjunto de foto-detectores. O sinal elétrico obtido é realimentado
para o computador mantendo constante a deflexão do cantilever (modo de contato) ou a
amplitude de oscilação (modo contato intermitente ou não-contato). As correções na
altura z são então gravadas juntamente com as respectivas posições x,y da amostra, gerando
a imagem topográfica da amostra.
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Nanoscope IIIA Multimode SPM
Microscopia de Força Magnética: Nesta modalidade é utilizado um cantilever oscilante com uma ponta recoberta por
um filme de material magnético permanentemente imantado. Durante a varredura, a ponta
oscila acima da superfície e sofre influência do campo magnético da amostra, o que altera seu
movimento. A variação na freqüência é proporcional ao gradiente do campo magnético
na direção vertical, aplicado à ponta pela superfície e pode ser detectada por fase (medida da
defasagem entre deslocamento de oscilação e força oscilante aplicada ao cantilever pelo
scanner), amplitude (diminuição de seu RMS) ou pela medida direta da variação da
freqüência.
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Pontas e amostras
| Modo | Material da Ponta | Tipo de Amostra |
| AFM |
silício, nitreto de silício |
sem restrições |
| STM |
tungstênio, platina-irídio |
condutora/semicondutora |
| MFM |
ferromagnético |
com domínios magnéticos |
Dimensões máximas da amostra:
Resolução vertical = atômica (modo STM).
Algumas imagens:
Imagem de alta resolução da grafite
Modo STM |
Cromossomo humano
modo AFM de contato intermitente |
Trilha de um disco rígido
modo MFM |
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Atendimento a Pesquisadores e Empresas
O SPM é um projeto multi-usuários, atendendo a comunidade científica com possibilidade de treinamento.
Para agendamento, favor entrar em contato para informação sobre as condições de uso ou treinamento.
Atendemos também empresas. Para maiores informações clique em Atendimento e Serviços.
Curso SPM
O LFF oferece, no 1º semestre de cada ano, o curso de Microscopia de Força Atômica e Tunelamento
para alunos da pós-graduação. O AFM e STM faz parte de uma família de microscópios conhecida como
Scanning Probe Microscope (SPM). Este SPM possibilita varrer superfície de amostras em
vários modos de operação, podendo-se em algumas técnicas obter resolução atômica.
Para mais informações, clique em: Curso de Microscopia.
