Principios de análisis instrumental

)}) 21G Microscopios de sonda de barrido 551 FIGURA 21.31 Imagen obtenida por microscopía de fuerzas químicas de las regiones cubiertas con grupos - CH 3 o con grupos - COOH. a) Cuando la punta está cubierta con grupos - COOH, hay una mayor fuerza de fricción entre la punta y los grupos -COOH de la superficie que con los grupos - CH 3 ; por tanto, la superficie aparece elevada y de un color más ligero. b) El contraste se invierte cuando en la punta hay grupos -CH 3 • Una imagen con microscopía de fuerza atómica ordinaria de la superficie no muestra las características de esta última. (Charles Lieber, Harvard University.) yodo adsorbidos sobre platino. La red hexagonal de los átomos de yodo adsorbidos se interrumpe debido a un defecto donde falta un átomo, que aparece como un hueco en el centro de la parte baja de la imagen. El barrido que se muestra representa un área de la superficie del platino de 3 nm X 3 nm. Este ejemplo demuestra claramente cómo la microscopía de efecto túnel puede emplearse para revelar la estructura de superficies de sólidos a escala ató– mica. La figura 21.29 es una imagen de dos moléculas entrelazadas de ADN sobre una superficie de mica obtenida mediante micros– copía de fuerza atómica en la modalidad de contacto intermitente. Dichas mediciones permiten a los bioquímicos estudiar la estruc– tura del ADN y otras biomoléculas con relativa facilidad. En los años recientes ha sido posible modificar química– mente sondas para aumentar la selectividad y la aplicación a los problemas químicos. En la figura 21.30 se ilustra una fascinante aplicación de la microscopía de fuerza atómica. En este experi– mento, una punta de Si 3 N 4 cubierta con oro se sumerge durante un tiempo en una solución que contiene un compuesto orga– noazufrado como el ácido 11-tioundecanoico. El resultado es que los extremos de las moléculas de ácido opuestos al grupo del ácido carboxílico establecen enlaces covalentes con la punta de la sonda, de tal forma que la punta está eficazmente cubierta con grupos de ácido carboxílico, como se muestra en la figura 21.30a. Cuando la punta de la sonda barre una superficie que tiene enla– zados varios grupos funcionales orgánicos, como se muestra en la figura 21.30b, las diferencias en las fuerzas de fricción entre los grupos de ácido en la punta y los otros grupos funcionales situa– dos en la superficie de la muestra dan como resultado una imagen que es un mapa de las posiciones de los grupos funcionales en la superficie. Esta técnica se denomina microscopía de fuerzas quí– micas (figura 21 .31 ). Estudios como los mencionados ponen de manifiesto que la microscopía de sonda de barrido proporciona información analítica, cualitativa y específica, así como discerni– miento acerca de la disposición espacial de los analitos sobre las superficies. Por esta razón, la microscopía de fuerza atómica y sus diversas modificaciones, sin olvidar el diseño invertido en el que la muestra se coloca en el extremo del voladizo, han sido propues– tas como instrumentos de análisis general para resolver una varie– dad de problemas. 31 " J.-B.D. Green, Anal. Chim. Acta, 2003,496, p. 267, DO!: 10.1016/j.aca.2003.07.004.