Como funciona a microscopia de força atômica (AFM)

Com certeza você já sabe que existem diversos tipos de equipamentos para microscopia. Esta técnica, desde seu surgimento e os primeiros microscópios ópticos, é extremamente útil para uma série de aplicações e demandas analíticas. Já cobrimos aqui no blog dpUNION algumas tecnologias mais específicas, como microscopia eletrônica de varredura (MEV) e microscopia eletrônica de transmissão (MET).

Neste artigo, trouxemos mais detalhes sobre a chamada microscopia de força atômica, ou AFM (Atomic Force Microscope). Este método está muito relacionado com a visualização de superfícies. Confira todas as informações mais importantes sobre microscópios AFM, a tecnologia e suas aplicações a seguir!

Histórico da Microscopia de Força Atômica

O primeiro AFM foi elaborado em 1986, em uma colaboração de pesquisadores da IBM e da Stanford University, com objetivo de medir forças menores que 1μN entre a superfície da “ponteira” ou “agulha” (tip) e a superfície da amostra. Desde então, esse tipo de microscópio é o mais popular dos Scanning Probe Microscopes (SPMs ou microscópio de varredura por sonda). Assim, o microscópio de força atômica tem essa sonda que faz a varredura da amostra enquanto as deflexões são acompanhadas por um laser, gerando os sinais elétricos que são convertidos em imagens, para visualização de níveis atômicos.

Conforme a descrição do laboratório da Pró-Reitoria de Pesquisa da UFRGS:

“O equipamento funciona a partir de uma “agulha” (ponta) muito fina que “tateia” a superfície da amostra, podendo ser deslocada nos três eixos (x, y, z) através de um scanner de alta resolução. Um laser é direcionado à extremidade da sonda e refletido para um sistema de fotodetectores que enviam a informação para um computador, onde a imagem topográfica é formada. […] Um outro fator importante é a possibilidade de obtenção de imagens de fase (através do modo intermitente), no qual é possível distinguir materiais com propriedades mecânicas distintas (como dureza e elasticidade) na superfície da amostra.”

Com ele é possível medir a topografia da amostra e também parâmetros como fase, atrito, adesão, condutividade elétrica, força magnética, entre outros. É comum encontrar equipamentos que analisam mais de 10 parâmetros da amostra, o que deve ser checado na ficha de especificações e aplicações de cada instrumento ou fabricante.

Aplicações AFM

A especificidade e a precisão dos microscópios de força atômica são elementos muito buscados para aplicações eficientes, com destaque para:

Monitoramento industrial e Controle de Qualidade;
Semicondutores e circuitos;
Polímeros;
Ciências biológicas;
Ciência de Materiais.

Como mencionado anteriormente, um AFM é utilizado para mensurar e monitorar a superfície de uma amostra em níveis atômicos (de átomos). Uma de suas maiores vantagens é a possibilidade de visualizar praticamente todo tipo de amostra!

Microscópios de Força Atômica

É dito que o Microscópio de Força Atômica é, até o momento, o tipo de microscópio mais potente do mundo. Sua tecnologia e detalhe na captação de imagens de nanopartículas é um forte diferencial para fins analíticos. Suas imagens são tridimensionais, diferentemente daquelas bidimensionais obtidas via MET e MEV.

Como exemplos de microscópios, podemos destacar a série de AFMs da fabricante Hitachi High-Tech. São três opções:

Clique nos links acima para conferir os detalhes de cada equipamento (em inglês).