Tiburcio García Luna

Con el propósito de presentar una visión global de las aplicaciones de las diferentes técnicas para el análisis de micro y nanomateriales, el pasado 23 de septiembre se llevó a cabo en el Ciclo de Conferencias de Difusión de los Laboratorios de Investigación, la presentación del Laboratorio de Microscopía Electrónica de Ultra Alta Resolución (Lameuar), cuyo responsable es el doctor Vicente Garibay Febles.

El objetivo del Lameuar —indicó el doctor Garibay Febles— es llevar a cabo la caracterización estructural volumétrica, química y de superficie en los niveles micro, nanométrico y atómico, de materiales que van desde naturales como rocas y arcillas, hasta los sintetizados en laboratorios especializados como catalizadores y películas anticorrosivas, para su diseño y utilización en el desarrollo de tecnologías para Petróleos Mexicanos (Pemex).

Se trata, aseguró el doctor Garibay, de contribuir con alta calidad científica a la resolución de problemas en el área de caracterización estructural, en niveles micro y nanométrico, para el desarrollo de nuevos materiales que incluyen

nanocatalizadores para la industria de la refinación, membranas y recubrimientos anticorrosivos, entre otros, con beneficios a la industria petrolera nacional. Para desarrollar los más de 30 métodos que ofrece, el laboratorio cuenta con diversos equipos de la más alta calidad, entre los que destacan dos microscopios electrónicos de barrido (XL30 y CF35); cuatro microscopios electrónicos de transmisión (TECNAI 20, TECNAI F30, JEOL JEM-2200FS, TITAN 80-300); una estación de doble haz (iónico y electrónico) (Nova 200); tres microscopios de fuerza atómica (Multimode 1, Multimode 2 y Tunneling) y un nanomanipulador (Dimensión 3100).

Está integrado por cinco áreas estratégicas: Preparación y caracterización por microscopía de doble haz, Microscopía electrónica de barrido, Microscopía electrónica de transmisión, Microscopía de fuerza atómica y tunelamiento y Manipulación remota y simulación (esta última iniciará actividades el próximo año), las cuales fueron presentadas por cada uno de los especialistas que las atienden.

Microscopia de fuerza atómica y tunelamiento

Luego de destacar la importancia de la caracterización, la cual dijo radica en su alta resolución espacial y capacidad de medición de relieves topográficos y dominios magnéticos, entre otros aspectos, para obtener detalles en el nivel nanométrico en una amplia gama de muestras, la Maestra en Ciencias Adriana de Jesús Aguirre Gutiérrez, responsable del área de Microscopía de fuerza atómica y tunelamiento, se refirió a las bondades del microscopio de fuerza atómica.

Se trata, dijo, de un equipo mecano-óptico capaz de registrar o detectar las fuerzas de interacción en el orden de los piconewtons y registrar continuamente la topografía, mediante una punta afilada de forma piramidal o cónica (acoplada a un listón o cantiliver flexible de sólo unas 200 micras), la cual tiene dimensiones entre los 10 y los 20 nanómetros. El microscopio de fuerza atómica, agregó, proporciona imágenes tridimensionales en tiempo real y permite obtener propiedades físicas de los materiales simultáneamente. “Se analiza la superficie de las muestras sensando la fuerza atómica existente entre una punta muy fina del microscopio de fuerza atómica y los átomos superficiales de la muestra.

La especialista informó que se cuenta con tres equipos de fuerza atómica y un nanomanipulador para desarrollar nanolitografía, así como con un microscopio de tunelamiento, cuyos modos de operación dependen de las características físicas de los materiales y de las propiedades a medir (rocas, películas delgadas, polímeros, metales y material biológico), a partir de los cuales se puede obtener su topografía.

Entre las técnicas de operación destacan la de contacto, la cual mide la topografía de la muestra deslizando la punta del microscopio sobre su superficie; la de tapping, llamada también de contacto intermitente, la cual mide la topografía de la muestra tocando intermitentemente su superficie, y la de imagen de fase, que proporciona una imagen generada por las diferencias de dureza en la superficie de la muestra.

Asimismo, presentó la de fuerza magnética, que mide el gradiente de la fuerza magnética sobre la superficie de una muestra; la de fuerza eléctrica, que describe el gradiente de la fuerza eléctrica sobre la superficie de una muestra; y la de potencial de superficie, que tiene que ver con el gradiente del campo eléctrico sobre la superficie de una muestra; entre otras más que abordó como la modulación de fuerza, la fuerza lateral, la microscopía de tunelamiento y de electroquímica y la nanolitografía.

Finalmente, se refirió a la técnica de microscopía de efecto túnel, cuyas muestras pueden ser analizadas en dos modos: altura constante o corriente constante. Esta técnica, explicó, emplea un voltaje aplicado entre la punta y la muestra; cuando existe una separación de aproximadamente 10 Å entre ellas, se observa la corriente generada por efecto túnel de los electrones. “Es una técnica poderosa para observar superficies a nivel atómico”, concluyó.