Medición del estado de carga de un átomo con microscopía de fuerza atómica sin contacto

Área de la Ciencia:

• Ciencias de la superficie Ciencias de la superficie.
• Microscopía de fuerza atómica microscopía de fuerza atómica
• La física a nanoescala tiene su origen en la física a nanoescala.

Sus antecedentes:

• La microscopía de túnel de barrido requiere sustratos conductores para estudiar los estados de carga atómica.
• Investigar los estados de carga de átomos individuales en superficies aislantes es un desafío.

Objetivo del estudio:

• Para investigar el cambio de carga de los átomos individuales de oro y plata adsorbidos en películas ultrafinas de NaCl sobre Cu{111).
• Desarrollar un método para discriminar entre átomos cargados positivamente, neutros y cargados negativamente con resolución atómica.

Principales métodos:

• Utilizando un microscopio de fuerza atómica (AFM) del diapasón qPlus operado a 5 Kelvin.
• Empleando amplitudes de oscilación subangstrom para lograr una alta sensibilidad a la fuerza.
• Medir los desplazamientos en la diferencia de potencial de contacto local.

Principales resultados:

• Se detectaron cambios de carga de átomos individuales de oro y plata en películas de NaCl.
• Se observó un aumento de fuerza de piconewton en la punta del AFM al cargar un solo electrón de un átomo de oro.
• Demostró la capacidad de distinguir entre diferentes estados de carga atómica basados en cambios de diferencia de potencial de contacto.

Conclusiones:

• La técnica AFM desarrollada ofrece sensibilidad a la carga de un solo electrón con resolución lateral atómica.
• Este método abre nuevas vías para la investigación en electrónica molecular, fotónica, catálisis y conversión de energía solar.