Ernst Ruska, Gerd Bining y Heinrich Rohrer (Premio Nobel de Física 1986)
El premio Nobel de Física de 1986 supuso un homenaje a las técnicas de microscopía modernas. En efecto, E. Ruska recibió la mitad del mencionado premio por su trabajos en óptica electrónica y el diseño del primer microscopio electrónico. La otra mitad del premio se concedió a Bining y Rohrer por el diseño del microscopio de efecto túnel (Scanning Tunneling Microscope, STM).
Ruska nació en 1905 en Heidelberg y murió en 1988 en Berlín. En 1931 construyó, tras varios estudios teóricos, la primera lente electrónica y en 1933 el primer microscopio de este tipo. En 1937 comenzó a trabajar para la compañía Siemens, que dos años después comercializó el primer microscopio electrónico basándose en sus trabajos. Ruska permaneció en la Siemens hasta 1955, fecha en la que pasó a dirigir el Instituto Fritz Haber, cargo que simultaneó con el de profesor de la Universidad Técnica de Berlín. El microscopio construido por Ruska es de los denominados de transmisión (TEM, Transmission Electron Microscope) y supuso un avance fundamental para el conocimiento de la estructura de la materia. De hecho, el microscopio electrónico está considerado como uno de los inventos más importantes del siglo XX y hoy en día es una herramienta ampliamente utilizada por físicos, químicos, biólogos e ingenieros.
El microscopio túnel (STM) puede considerarse como uno de los hijos del microscopio de Ruska. Bining (nacido en Frankfurt en 1947) y Rohrer (nacido en Saint Gallen en 1933) desarrollaron el STM en 1981 cuando ambos trabajaban en los laboratorios de IBM en Zürich. Aunque cabe atribuir la idea inicial a Russell Young, fueron Bining y Rohrer quienes finalmente superaron el gran número de dificultades experimentales que la construcción y buen funcionamiento del STM conllevaba.
En un STM, una punta metálica afilada se sitúa a una distancia muy pequeña (1-6 Å) sobre la superficie de una muestra conductora. La punta puede desplazarse sobre la superficie y también en dirección perpendicular a la misma utilizando un dispositivo de barrido. Aplicando un pequeño voltaje a la punta o a la muestra, fluye entre ambas una pequeña corriente (corriente túnel). Utilizando esta corriente se pueden obtener imágenes tridimensionales de la superficie con resolución horizontal de hasta 1 Å y vertical de hasta 0.01 Å.
El STM fue el primer miembro de una gran familia, los microscopios de campo próximo (SPM, Scanning Probe Microscopes), que permiten medir otras propiedades (fuerzas eléctricas, magnéticas, intensidad luminosa, etc.) a escala nanométrica. La idea básica consiste en barrer la superficie de la muestra mediante una punta que se mueve a escasa distancia de la misma. La señal detectada, originada por la interacción electrónica, mecánica u óptica entre punta y muestra, se utiliza para formar distintos tipos de imágenes. Además, estos instrumentos permiten manipular en ciertas condiciones la posición de átomos y moléculas sobre la superficie, lo que los ha convertido en verdaderas herramientas para la nanotecnología.
Tags: herramientas para la nanotecnología, microscopio de efecto túnel, microscopio electrónico, microscopios de campo próximo, técnicas de microscopía modernas
Sindicación
2006-11-13 a las 12.18 am
A referencia, de la aparición del STM, a lo largo de los años hubo una persona que tuvo una idea brillante, aunque no recuerdo si su descubrimiento fue causal o no, pero fue como el nacimiento de la construccion de una importante parte de la nanotecnologia. En el cual, al usar un STM en unas condiciones especial, era a una temperatura tan baja que permitiera que el movimiento de los atomos fuese infimo lo mas cercano a la inmobilidad atomica; al acercar la punta de STM mas de lo normal e incrementando la corriente podia cazar el atomo y desplazarlo para despues colocarlo donde uno quisiese. Este descubrimiento se popularizo por una imagen que tomo despues de apilar sobre una base lisa de atomos otros encima, de tal forma que escribio algo con esta tecnica.
Mi pregunta es, si alguien lo sabe ¿cual fue el nombre de ese cientifico?. Es que me quiero iniciar en el mundo de la nanotecnologia, y me gustaria conocer mas de las tecnicas que dieron la posibilidad de su desarrollo
2006-11-13 a las 11.36 am
¡Hola Citric, gracias por tu comentario!
La modificación controlada de superficies y la manipulación a escala atómica con ayuda de un STM o de un AFM (microscopio de fuerza atómica) será objeto de un nuevo post esta semana. En cualquier caso, un famoso ejemplo está incluído ya en las imágenes del post que mencionas. Se trata del “corral cuántico”, en el que 48 átomos de hierro se colocaron sobre una superficie de cobre formando una circunferencia. El trabajo fue publicado en 1993 en la revista “Science”. La referencia completa es: M.F. Crommie, C.P. Lutz, D.M. Eigler. “Confinement of electrons to quantum corrals on a metal surface”. Science 262, pags. 218-220 (1993). No es el primer ejemplo de manipulación a escala atómica pero sí uno de los más espectaculares…
2007-01-12 a las 12.01 pm
El desarrollo de la química desde Boyle y Lavoisier hasta comienzos del siglo XX fue imparable como disciplina que postulaba unos modelos teóricos que se ajustaban bastante bien a lo que se hacia en los laboratorios. Pero la carencia de microscopios electrónicos hacia que se quedasen en teorías. En el año 1933 Ruska consiguió desarrollar el primer microscopio electrónico que, como bien dice este articulo, ha supuesto un avance fundamental en el conocimiento de la estructura de la materia. Posteriormente, en 1981 Rohrer y Bining desarrollaron el microscopio túnel que produce imágenes de las superficies de materiales conductores o semiconductores con tanto detalle que permite identificar con claridad los átomos que los componen. Gracias a estos aparatos se ha logrado, por ejemplo, saber cuales son las formas alotrópicas del carbono y en concreto saber que son los fullerenos que tanta importancia tiene en nanotecnología. En mi opinión la tecnología en el siglo XXI no se debería centrar solo en su escala nanométrica, debería desarrollar también aparatos que permitan profundizar aun más en la estructura interna de las partículas, que aunque quizás no se vea aplicación a corto plazo si pueda servir en un futuro tal y como ha sucedido con la nanotecnología.
Páginas web:
http://personales.mundivia.es/mggalvez/ruska.htm
http://library.thinkquest.org/TQ0313045/people.htm
http://www.lignes-de-reperes.com/dossier_thematik/dossier_nanotechnologies.htm
2007-02-04 a las 4.41 am
Hola, soy alumno de la Facultad de Arquitectura y estoy haciendo una investigación sobre nanotecnología para formar o crear un nuevo material, por lo que si me pudieran enviar algo de información al respecto de como se logra esto de la nanotecnología se los agradeceria mucho.
Sin mas por el momento les agradezco la atención prestada al presente