Este instrumento combina la técnica de microscopía atómica de fuerzas (AFM) con la de microscopía de efecto túnel (STM) en condiciones de Ultra-Alto-Vacío (UHV) desde 300 K a 5K. Es extremadamente versátil y estable y permite medidas espectroscópicas y de fuerza de alta resolución. A través de una sonda de diapasón (q-Plus) se estudian muestras orgánicas e inorgánicas ultra-finas crecidas sobre superficies planas. Adicionalmente, se puede funcionalizar la punta con moléculas de CO, lo que proporciona resolución intra-molecular. Asimismo, en el modo AFM pude trabajar sobre superficies aislantes o semiconductoras.

El equipo tiene con una cámara de preparación anexa para limpiar sustratos metálicos y evaporar tanto materiales orgánicos como inorgánicos, que se pueden caracterizar mediante un difractómetro de electrones de baja energía (LEED). Cuenta con una cámara de entrada rápida de sustratos que además permite su exfoliación en vacío.

Las líneas de investigación están orientadas al estudio de interacciones moleculares, estudio de sistemas autoensamblados, propiedades electrónicas y estructurales de películas híbridas de compuestos metal-orgánicos.

Microscopia y espectroscopia de efecto túnel:

  • Caracterización estructural y electrónica con resolución sub-molecular.
  • Caracterización de estructura de bandas en el espacio recíproco mediante patrones de interferencia de cuasipartículas
  • Caracterización estructural de alta resolución mediante puntas funcionalizadas con CO.
  • Manipulación de átomos y moléculas usando la punta que se usa como sonda.

Microscopía atómica de fuerzas:

  • Estudio de todo tipo de muestras: desde aislantes a metálicas.
  • Medida simultánea de fuerzas y conductancia
  • Obtención de mapas de la carga electrónica (potencial superficial) hasta la escala sub-molecular.
  • Rango de temperaturas: 4.7 K, 78 K y 300 K
  • Periodicidad de suministro de LHe / LN2: 62 / 48 horas
  • Ruido topográfico en Z: 3 pm pico a pico; <500 fm/(Hz)^(1/2)
  • Resolución en energía / fuerza: 1 mV / 1 pN
  • Oscilación mínima estable del diapasón: 20-30 pm
  • Intercambio in-situ de puntas.
  • Rapidez en el enfriamiento y estabilización de los piezos
  • Tamaño máximo del sustrato: 3 mm de grosor y 10 mm de anchura.

Accesorios de preparación de muestras: Manipulador combinado de calentamiento resistivo y enfriamiento a LN2 (rango de temperatura: 100 – 1100 K). Equipo de difracción de electrones de baja energía, espectrómetro de masas (cuadrupolo) para detección de gases residuales, 2 cañones de iones, 4 válvulas de fugas para inyección controlada de gases, 1 evaporador metálico (e-beam) y 2 evaporadores orgánicos (resistivo). Estaciones de bombeo accesorias. Carrousel con capacidad de hasta 6 muestras/ puntas.

Figure 1: Extended DCA/Cu(111) metalorganic network. Panel a) is a 50x50nm2 zoom of panel b), which is a 300 x 300 nm2 image with the network grown on it. This array is grown by deposition at RT of the 9,10-dicyanoanthracene (DCA) molecule shown in panel c). It extends over many different steps and exhibits a single domain and is particularly stable since high tunneling currents can be used to scan the sample. d) LEED pattern of the network showing an 8×8 structure with respect to the substrate. STM Image parameters: Vbias=1.5V; It=200nA. LEED parameters: E = 20 eV, sample at RT.

Figure 2: On-surface synthesis of polymierized tert-phenyl molecules doped with pyridines that form zig-zag chains. These 1D structures have been synthesized in solvent free conditions on Ag(111). The images have been acquired with a CO functionalized tip at 5K, which allows to obtain sub-molecular resolution. The spheres are Br atoms detached from the molecules that separate the zigzag chains. Vbias=10 mV; It=20pA.

Figure 3: On-surface synthesis of MnDCDAE molecule on Ag(001). The structure is formed by four molecular precursors surrounding a single Mn atom that polymerizes into a phthalocianine structure. The larger molecule looks like a cross when visualized by STM (central image), but shows up the sub-molecular details when a CO functionalized tip is used(right image).

Laboratorio de Microscopías Avanzadas

Somos una iniciativa singular a nivel nacional e internacional. Ponemos a disposición de la comunidad científica e industrial las infraestructuras más avanzadas en microscopía electrónica y de sonda local para la observación, caracterización, nanoestructuración y manipulación de materiales a escala atómica y molecular.

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