Pesquisadores da Escola McCormick de Engenharia e Ciências Aplicadas da Northwestern University desenvolveram, caracterizado, e modelou um novo tipo de sonda usada em microscopia de força atômica (AFM), quais imagens, medidas, e manipula a matéria em nanoescala.

Usando diamante, os pesquisadores fizeram uma sonda muito mais durável do que as sondas de nitreto de silício disponíveis no mercado, que são normalmente usados ​​no AFM para coletar informações de um material, mas pode se desgastar após vários usos.

Horacio Espinosa, James e Nancy Farley Professores de Manufatura e Empreendedorismo, e seu aluno de graduação Ravi Agrawal mostraram que as sondas de microscopia de força atômica com diamante são 10 vezes mais duráveis ​​do que as sondas de nitreto de silício.

Seus resultados foram publicados recentemente no Journal of Applied Physics .

"É bem sabido que o diamante deve ter um desempenho muito melhor do que outros materiais de sonda, "diz Espinosa." No entanto, a quantificação rigorosa do desgaste e o desenvolvimento de modelos com recursos preditivos permanecem indefinidos. Foi emocionante descobrir que as sondas de diamante são uma ordem de magnitude mais resistentes ao desgaste do que as sondas de nitreto de silício e que um único modelo pode prever o desgaste para ambos os materiais. "

No estudo, testes de desgaste foram realizados usando sondas AFM feitas de diferentes materiais - nitreto de silício, diamante ultranocristalino (UNCD) e UNCD dopado com nitrogênio - escaneando-os através de um substrato UNCD rígido. Laboratório Nacional de Argonne, onde UNCD foi originalmente inventado, também apoiou este trabalho fornecendo UNCD dopado com nitrogênio. As sondas foram feitas internamente e também fornecidas pela Advanced Diamond Technologies, Inc. (ADT).

"Foi um grande esforço desenvolver o UNCD em uma ponta afiada. Precisávamos otimizar os estágios iniciais do crescimento do diamante para formar estruturas nanométricas com resultados consistentes. É muito bom descobrir que este trabalho valeu a pena demonstrar que as sondas UNCD são bastante resistente ao desgaste, que previmos, "disse Nicolaie Moldovan, um ex-professor pesquisador da Northwestern University envolvido na fabricação das sondas UNCD. Moldovan é agora um especialista em microfabricação na Advanced Diamond Technologies, Inc.

Além de caracterizar a sonda, os pesquisadores também criaram um modelo que pode prever como a ponta da sonda se desgastará.

"O desenvolvimento de um modelo geral com recursos preditivos é um marco importante. Este esforço também forneceu uma visão sobre como a adesão interfacial entre a sonda e o substrato se relaciona com a resistência ao desgaste das sondas AFM, "diz Agrawal.

Neil Kane, presidente da ADT, disse, "Os resultados relatados nesta investigação são impressionantes em mostrar a melhoria na resistência ao desgaste das sondas de diamante. Este trabalho em parte inspirou o desenvolvimento de nosso NaDiaProbes® disponível comercialmente."

O papel, de autoria de Agrawal, Moldavo, e Espinosa, também foi selecionado para o dia 5 de outubro, Edição de 2009 da Virtual Journal of Nanoscale Science and Technology (www.vjnano.org).

Fonte:Northwestern University