F95027 Microscopía a escala atómica II
Departamento académico:Física
Unidades:3 2 8

Objetivo general de la materia:Proveer una introducción práctica a las diferentes técnicas de la microscopía de sonda atómica y aplicaciones selectas. El curso combinará sesiones sobre teoría y técnicas experimentales con sesiones de laboratorio con un equipo de microscopía de sonda atómica del estado del arte.
Temas y subtemas del curso:1. Fricción y elasticidad a escala atómica
a. Determinación de la elasticidad superficial con el microscopio de fuerza atómica
b. Fricción a escala nanométrica
2. Microscopía de fuerzas magnéticas y fuerzas electrostáticas
a. Fuerzas magnéticas
b. Fuerzas electrostáticas
3. Microscopía de tunelamiento y de fuerza atómica en combinación con técnicas electroquímicas
a. Principios básicos de la electroquímica
b. Dispositivo para STM electroquímica
c. Aplicaciones de STM electroquímica
4. Microscopía de tunelamiento de capas moleculares ordenadas sobre superficies conductoras
a. Cristales líquidos
b. Moléculas simétricas (ftalocianina, bencena, coronen, colorante D2, colorante PTCDA)
c. Mezclas de moléculas y micromanipulación
5. Microscopía de tunelamiento en combinación con iluminación por rayos láser
a. Efectos provacados por la dilatación térmica
b. Determinación de termovoltajes locales
c. Determinación de fotovoltajes locales
d. Rectificación y mezclado de frecuencias ópticas en la juntura de un STM
e. Efectos de la absorción resonante de radiación láser en capas moleculares
f. Emisión de luz desde la juntura de tunelamiento
6. Estudio de la estructura electrónica con microscopía de y nanomanipulación
a. Estructura electrónica de superficies metálicas y semiconductoras
b. Modificación de la estructura electrónica de una superficie metálica por un átomo absorbida y por impactos de iones pesados
c. Interferencias entre estados superficiales en estructuras confinadas (corales cuánticos) y estructura energética
d. Nanomanipulación
e. Reacciones químicas locales
7. Microscopía óptica de campo cercano
a. Principios de operación
b. Aplicaciones


Objetivos específicos de aprendizaje:1. 1. Fricción y elasticidad a escala atómica
a. Conocer y entender los principios de la determinación de la elasticidad local con el AFM; saber realizar las mediciones correspondientes
b. Entender los principios de la fricción a escala nanométrica; entender y saber calcular los efectos topográficos que contribuyen a las fuerzas laterales
2. Microscopía de fuerzas magnéticas y fuerzas electrostáticas
a. Conocer y entender los principios y las aplicaciones de las fuerzas magnéticas en el AFM
b. Conocer y entender los principios y las aplicaciones de las fuerzas electrostáticas en el AFM
3. Microscopía de tunelamiento y de fuerza atómica en combinación con técnicas electroquímicas
a. Conocer y entender los principios básicos de la electroquímica
b. Entender y saber manejar un dispositivo para STM electroquímica
c. Conocer y saber realizar aplicaciones de STM electroquímica
4. Microscopía de tunelamiento de capas moleculares ordenadas sobre superficies conductoras
a. Saber realizar mediciones de cristales líquidos sobre grafito; conocer las diferentes fases superficiales
b. Conocer las mediciones de moléculas simétricas (ftalocianina, bencena, coronen, colorante D2, colorante PTCDA) documentadas en la literatura y saber obtener algunas imágenes
c. Conocer estudios sobre mezclas de moléculas y micromanipulación
5. Microscopía de tunelamiento en combinación con iluminación por rayos láser
a. Entender y saber calcular los efectos provacados por la dilatación térmica
b. Entender y saber calcular los termovoltajes locales
c. Entender y saber calcular los fotovoltajes locales
d. Entender y saber calcular la rectificación y mezclado de frecuencias ópticas en la juntura de un STM
e. Entender los mecanismos provocados por la absorción resonante de radiación láser en capas moleculares
f. Entender los mecanismos de emisión de luz desde la juntura de tunelamiento
6. Estudio de la estructura electrónica con microscopía de y nanomanipulación
a. Entender la estructura electrónica de superficies metálicas y semiconductoras
b. Entender los mecanismos que conducen a la modificación de la estructura electrónica de una superficie metálica por un átomo absorbida y por impactos de iones pesados
c. Entender las interferencias entre estados superficiales en estructuras confinadas (corales cuánticos) y estructura energética
d. Conocer algunos principios básicos de la nanomanipulación
e. Conocer algunos principios básicos de reacciones químicas locales
7. Microscopía óptica de campo cercano
a. Conocer y entender los principios de operación
b. Conocer y entender algunas aplicaciones

Metodología de enseñanza:ñanza
Tiempo estimado de cada tema:1. Fricción y elasticidad a escala atómica: 8 horas de clase, 5 horas de laboratorio
2. Microscopía de fuerzas magnéticas y fuerzas electrostáticas: 8 horas de clase, 5 horas de laboratorio
3. Microscopía de tunelamiento y de fuerza atómica en combinación con técnicas electroquímicas: 8 horas de clase, 5 horas de laboratorio
4. Microscopía de tunelamiento de capas moleculares ordenadas sobre superficies conductoras: 8 horas de clase, 5 horas de laboratorio
5. Microscopía de tunelamiento en combinación con iluminación por rayos láser: 8 horas de clase, 5 horas de laboratorio
6. Estudio de la estructura electrónica con microscopía de y nanomanipulación: 8 horas de clase, 5 horas de laboratorio
7. Microscopía óptica de campo cercano: 2 horas de clase

Políticas de evaluacion sugeridas:1 examen de medio término 25%
1 examen final 25%
6 actividades de aprendizaje basado en problemas (laboratorio) 25%
1 proyecto final 25%
Libro de texto1:D. Bonnell (ed.)
Scanning Probe Microscopy and Spectroscopy : Theory, Techniques, and Applications
John Wiley & Sons, 2000
047124824X


Perfil del Profesor: Científico con doctorado y experiencia en la física del estado sólido, de preferencia en microscopía de sonda atómica.

Fecha de actualización: 11 de Julio 2003 (C)