El equipo de investigación, en colaboración con Analog Devices, creó un nuevo microscopio de fuerza atómica.
El equipo de investigación, en colaboración con Analog Devices, creó un nuevo microscopio de fuerza atómica.
El equipo de investigación colaboró con Analog Devices para crear un nuevo microscopio de fuerza atómica. En particular, utilizaron un amplificador de transimpedancia que forma un convertidor de corriente a voltaje para medir las pequeñas corrientes producidas por el efecto piezoeléctrico. El estudio, titulado “Mapeo de carga piezogenerado revelado por microscopía de fuerza piezoeléctrica directa”, se publicó en la revista científica. Comunicaciones de la naturaleza.
El amplificador necesario para medir corrientes tan pequeñas solo está disponible en Analog Devices con el número de pieza ADA4530. Dicho componente consta de un amplificador electrométrico de corriente de polarización de entrada de femtoamperios con una resistencia de 1 teraohm implementada como resistencia de realimentación en una configuración de transimpedancia. La reducción de la humedad ambiental en la caja electrónica fue un factor clave a lo largo de las mediciones, mientras que operar con la polarización máxima permitida tenía como objetivo reducir la corriente de polarización de entrada ultrabaja del ADA4530. Un amplificador de voltaje adicional con una topología de amplificador inversor se coloca a la salida de la transimpedancia usando el ADI AD8429. Un tándem de estos amplificadores ha permitido a los investigadores medir directamente la carga generada en varios materiales piezoeléctricos.
La Microscopía de Fuerza Atómica (AFM) es una de las técnicas más poderosas en la caracterización de materiales. Este auge clave radica en la versatilidad de este tipo de microscopio. Además de observar los materiales, también puede estudiar otras propiedades que no se pudieron medir, como las propiedades eléctricas, magnéticas o térmicas. Esta versatilidad ha convertido a AFM en una técnica muy extendida para la caracterización de materiales. informe 400 millones de dólares de beneficio anual.
Este trabajo se centró en el mapeo de cargas piezogeneradas en materiales piezoeléctricos. La piezoelectricidad es la propiedad por la cual un material genera una carga eléctrica como resultado de la tensión mecánica aplicada al material. En este estudio en particular, el material se estresa con una pequeña aguja, que es una punta AFM de tamaño nanométrico. El chip aplica fuerzas en el rango de 100 micro-Newtons y mide la carga generada en el material. La carga total recolectada para cada material fue de 5 fC para el niobato de litio polarizado periódicamente, 25 fC para la ferrita de bismuto y 90 fC para el titanato de zirconato de plomo. Este nuevo modo mejora la microscopía de fuerza atómica como una importante técnica futura disponible para la investigación de materiales y abre el futuro al conteo de electrones a nanoescala.
Referencia: Microscopía de fuerza piezoeléctrica directa, A. Gomez et al., Nature Communications (2017), DOI: 10.1038/s41467-017-01361-2 Revelación del mapeo de carga piezoeléctrica.