Mónica Lucía Álvarez-Láinez - Nanotecnología

En el modo de imagen de contraste de difracción (dci) pueden obtenerse imágenes a partir de ciertos campos de deformación que difractan los electrones de manera preferencial (es decir, dislocaciones, fronteras de grano, precipitados y fases secundarias, entre otros). De igual manera, aunque la difracción de electrones resulta de especial utilidad para la caracterización de monocristales, por sí sola esta carece de la capacidad visual que proporciona la tem, precisamente porque esta permite analizar la estructura cristalina en el denominado modo de difracción de electrones, sin excluir el caso de materiales amorfos.

En el modo de imagen de contraste de fases (pci), o tem de alta resolución (hrtem), en lugar de utilizar una única onda incidente de electrones se utilizan múltiples ondas, de suerte que la interferencia entre ondas transmitidas y difractadas con diferente fase, o fase de contraste (hrem), permite obtener imágenes de resolución atómica hasta del orden de 0,7 Å.9 Este modo es utilizado, por lo tanto, para la caracterización de muestras muy delgadas, de hasta unos cientos de ángstroms.

Para detallar señales analíticas o átomos específicos en muestras de materiales, es posible también hacer uso de herramientas de barrido. En este modo, identificado comúnmente como microscopía analítica (am), se pueden realizar espectroscopías de energía dispersiva de rayos X (eds), mediante la detección de rayos X característicos excitados por electrones incidentes, cuya resolución espacial puede ser del orden del tamaño de la sonda (tan bajo como 2 a 3 Å), lo cual permite el análisis químico específico en volúmenes muy pequeños de material.

Así mismo, en el modo am es posible llevar a cabo espectroscopías de pérdida de energía de electrones (eels). El modo eels se basa en la medición de la pérdida de energía cinética de electrones incidentes sobre una muestra sólida, con una resolución espacial por debajo del nivel atómico, en casos favorables, y hasta 1,0 eV de resolución energética; si se utiliza un monocromador de haz de electrones, se puede llegar a 0,1 eV. También es factible utilizar el mismo espectrómetro para generar imágenes de electrones selectos que han perdido una cantidad particular de energía. Esta herramienta es utilizada para crear mapas de la química local de una muestra (de hasta 1 nm), lo cual permite reconocer cuáles elementos o compuestos están presentes en una muestra, en función de sus picos o señales características, y cuyas geometrías tienen además un significado particular (análisis elemental). A partir de dichas geometrías, es posible inferir información sobre la configuración de los enlaces interatómicos (estructura de bandas), medir espesores y propiedades electrónicas de semiconductores, e incluso determinar la constante dieléctrica de materiales aislantes. De igual manera, se pueden realizar mediciones magnéticas, entre otras propiedades[40].

El modo eels constituye también una excelente herramienta para la tem, que, además de generar patrones de difracción y análisis mediante espectroscopía, se relaciona con la capacidad de llevar a cabo experimentos dinámicos. En otras palabras, permite no solo obtener imágenes y patrones de difracción, sino también encontrar maneras de manipular las muestras con diversos fines y obtener vídeo-imágenes y mapeos, que hacen posible establecer relaciones claras entre la estructura, el procesamiento y las propiedades resultantes en materiales a escala atómica. En este sentido, permite también utilizar altas o bajas temperaturas (desde 1.300 °C hasta valores que implican el uso de N2 líquido) y flujos de gases (con presiones de hasta 20 Torr), ejercer nanomanipulación, llevar a cabo pruebas de nanoindentación, estudiar el comportamiento eléctrico en función de la temperatura, realizar ensayos mecánicos de tracción uniaxial y observar el crecimiento in situ de cristales.

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