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  • Investigación y Ciencia
  • Octubre 1985Nº 109

Ingeniería óptica

El microscopio de efecto túnel

Una nueva clase de microscopio revela las estructuras de la superficie átomo a átomo. La versatilidad del instrumento hace que su uso pueda extenderse a investigaciones en física, química y biologia.

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«La superficie fue inventada por el diablo», decía el ilustre físico Wolfgang Pauli. La frustración de Pauli se basaba en el hecho de que la superficie de un sólido representa la frontera entre éste y el mundo exterior. Mientras un átomo del interior de un sólido está totalmente rodeado por otros átomos, uno de la superficie puede interaccionar con otros átomos de la misma, o con los que estén inmediatamente debajo de ésta. Por tanto, las propiedades de la superficie de un sólido difieren radicalmente de las del interior. Así, los átomos de la superficie a menudo se colocan en una ordenación geométrica diferente de las de los otros átomos del sólido para minimizar la energía total del sistema. En virtud de este tipo de procesos, las estructuras superficiales poseen tal complejidad que han resistido hasta ahora una descripción teórica y experimental suficientemente precisa.

En el laboratorio de investigación de IBM en Zúrich hemos desarrollado un instrumento que hace posible caracterizar cuantitativamente las complejidades de las superficies: el microscopio de efecto túnel. Nuestro microscopio le permite a uno «ver» los átomos de la superficie uno a uno. Puede incluso resolver estructuras que tienen sólo una centésima parte del tamaño del átomo. Una herramienta así tiene aplicaciones importantes, por ejemplo, en la industria microelectrónica. Al disminuir el tamaño de la pastilla («chip») de silicio —que es el elemento clave en la arquitectura de los computadores— aumenta rápidamente su área superficial en relación a su volumen. Por tanto, la superficie adquiere creciente importancia en la operación de la pastilla y en sus interacciones con otros elementos lógicos. El microscopio de efecto túnel probablemente contribuirá también a la comprensión de otros fenómenos físicos, químicos y biológicos.

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