microscopía de efecto túnel de superficies ultraplanas de oro

Un nuevo estudio de imágenes STM revela asombrosos detalles a escala atómica en superficies de oro ultraplanas.

Las superficies de oro ultraplanas permiten obtener imágenes con una elevada relación señal/ruido para aplicaciones de AFM y STM. Debido a su topografía ultrasuave, estas superficies se han utilizado para estudiar Materiales 2D, cadenas simples de ADN, monocapas autoensambladas, dispositivos nanoplasmónicosy monocapas de membrana celular.    

En un nuevo estudio de imagen, el Dr. Árpád Pásztor, de la Universidad de Ginebra (Suiza), realizó mediciones con microscopía de barrido en túnel (STM) de superficies de oro ultraplanas de Platypus Technologies. Las muestras consistían en superficies de oro recién decapadas cultivadas sobre obleas de silicio (AU.1000.SWTSG). Estos experimentos se llevaron a cabo a baja temperatura (77 K) en condiciones de vacío ultraalto. Las imágenes de alta resolución resultantes, que fueron amablemente facilitadas por el Dr. Pásztor y se reproducen a continuación con permiso, revelan nuevos y asombrosos detalles de las superficies de oro ultraplanas de Platypus Technologies.

Figura 1: (a) Imagen AFM y (b) STM de una superficie de oro ultraplana de Platypus Technologies.

La inspección inicial de las imágenes STM revela granos de oro con dimensiones de varios cientos de nanómetros. A estudio previo con difracción de retrodispersión de electrones (EBSD) analizaron áreas de 160 μm x 200 μm de la superficie ultraplana de oro, midiendo el diámetro y el área medios de los granos de oro como 2,96 μm y 3,64 μm.2respectivamente. La inspección de la escala de altura (derecha de la imagen STM, Figura 1b) confirma que la superficie presenta una topografía de altura uniforme en toda el área analizada. Excepto en los límites de grano, la toda la superficie tiene una altura similar y las variaciones de altura son en un (1) nanómetro. 

Los escaneados lineales de la superficie de oro ultraplana proporcionan mediciones cuantitativas de la altura de la superficie. La figura 2 muestra una imagen STM representativa y tres perfiles de altura obtenidos mediante barridos lineales. Estos datos revelan que dentro de cada grano de oro, la variación de la altura de la superficie es significativamente menos de 1 nanómetroy la disminución de altura que corresponde a los límites de grano es de sólo ~1 - 2 nanómetros. A modo de comparación, el grosor del la membrana celular es de ~4 nanómetros.

Figura 2(a) Imagen STM de una superficie de oro ultraplana; las líneas rojas indican la posición de los barridos lineales. (b-d) Perfiles de altura de tres barridos lineales diferentes. Obsérvese que el eje y oscila entre 5 y 9 nanómetros, mientras que el eje x oscila entre 0 y 2 micrómetros. Dentro de un grano de oro, la variación de altura es muy inferior a 1 nanómetro. En los límites de grano, la altura disminuye en ~1-2 nanómetros.

A continuación, el estudio de imágenes caracterizó las variaciones de altura a escala nanométrica de la superficie de oro dentro de cada grano (Figura 3). Las imágenes revelan que cada grano está compuesto por varios terrazas apiladas de oro. Inspeccionando las imágenes de cerca, observamos que la diferencia de altura entre terrazas es de ~0,2 nanómetros, un valor que concuerda con la variación de altura dentro del grano medida mediante los escaneados lineales de la Figura 2. 

Figura 3(a) Imagen STM de alta resolución de una superficie de oro ultraplana. (b) Una vista ampliada de la imagen revela terrazas de oro.

En la Figura 4 se presenta una imagen STM de alta resolución de un área de 100 nm x 100 nm dentro de un grano de oro. En esta imagen pueden observarse claramente terrazas individuales de oro. La terraza situada en el centro de la imagen mide aproximadamente 3.000 nm2. Además, observamos que la variación de altura entre terrazas es del orden de unos cientos de picómetros. A modo de comparación, el diámetro de los átomos de oro en enlace metálico es de 288 picómetros. Así pues, nuestra hipótesis es que las láminas observadas dentro de cada grano (figuras 3 y 4) corresponden a terrazas de espesor atómico de oro, y que cada terraza corresponde a un plano uniforme de átomos de oro. 

Figura 4: Imagen STM de alta resolución de una superficie de oro ultraplana revela terrazas de oro uniformes.

En conclusión, las imágenes STM de alta resolución de superficies de oro ultraplanas revelan exquisitos detalles de la superficie. Las imágenes revelan grandes granos de oro con una rugosidad superficial uniforme en toda el área analizada. Cada grano está compuesto por terrazas de oro con un grosor de un átomo.

Más información Superficies de oro ultraplanas

Créditos: El Dr. Árpád Pásztor, de la Universidad de Ginebra, ha cedido generosamente todas las imágenes y datos de STM. El equipo de marketing de Platypus Technologies ha redactado y formateado el contenido de este blog. ¿Preguntas o comentarios? Por favor Contacto