Sondas de barrido: Fuerza atómica

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SMAT-C posee instrumental para determinar propiedades mecánicas, eléctricas y magnéticas de superficies a la escala atómica.  Contamos con una variedad de técnicas de fuerza atómica, desde topográficas, en el modo contacto (materiales duros) y el modo “tapping” (materiales blandos) hasta fuerza magnética y eléctrica; ésta última en sus modos de sonda de Kelvin y capacitancia.   

La figura ilustra alternativas para la determinación de la topografica de una muestra. 

De izquierda a derecha: imágenes de DNA sobre mica en modo tapping, dislocación tornillo de altura atómica emergiendo en la superficie de un cristal de carbonato de Carbonato de Calcio en crecimiento bajo solución y arrugas en grafeno recubriendo nanoparticulas de plata obtneidas en el modo fase.

La espectroscopia de fuerzas permite medir parámetros importantes de la superficie, tales como cargas eléctricas e interacciones dipolares.  Además, por medio de la nano-indentación y el uso de sondas coloidales, es posible determinar módulos elásticos y adhesión interfacial.  Por ejemplo, en Smat-C hemos empleado recientemente la nano-indentación para determinar la elasticidad de membranas lipídicas y determinar su cohesión intermolecular.  

La figura presenta un estudio en nano-indentación de una membrana lipídica. a) formación de un poro cuando la presión ejercida por la punta sobrepasa un umbral. c) el análisis de la curva de fuerza permite obtener 

Figura: Aplicación de la nano-indentación al estudio de la rigidez de membranas bilipídicas. Izquierda: esquema del nanoindentador sobre la membrana, centro: curvas de fuerza y sus características, derecha: imagen de membrana lipídica obtenida en el modo tapping.

Asimismo, la sonda coloidal es una técnica que permite, por ejemplo, la evaluación de la elasticidad bacteriana y sus propiedades de adhesión física. Una micro-esfera, debidamente funcionalizada y ubicada al extremo libre de un micro-cantilever permite sustentar una densa monocapa de bacterias, la que al ser presionada contra la superficie bajo estudio, permite determinar el modulo elástico de la película, por medio del análisis de la curva fuerza vs penetración.  Por otra parte, la fuerza necesaria para despegar la micro-esfera de la superficie nos indica la energía de adhesión característica.  Estos estudios permiten orientar el diseño de superficies antibacterianas.

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