Ensayo De Electromecanica

Desarrollo tecnológico de la física de superficies

14 July, 2010, por admin

Por Alicia Gómez Gutiérrez

Como en la mayor parte de las ramas de la física, una de las grandes limitaciones que ha frenado el avance de la ciencia ha sido la dificultad de probar experimentalmente las predicciones teóricas. De hecho, hay casos en los que la predicción teórica y su demostración experimental están separadas en el tiempo incluso décadas. El nacimiento de la física de superficies y su empujón para convertirse en una ciencia independiente viene fuertemente influenciado por el avance tecnológico que se llevó a cabo a partir de los años 60. Por ello, se puede concluir, que la ciencia de superficies nació de la unión de la CIENCIA y la TECNOLOGÍA y su crecimiento y consagración como ciencia viene de la mano del avance tecnológico como se detalla a continuación.

En los años 60 tuvo se fabricaron las primeras cámaras de ultra alto vacío, pero, ¿qué es el vacío?. Los filósofos griegos consideraban el vacío como falto de contenido pero la definición de la Sociedad Americana de Vacío lo define como un espacio lleno con gases a una presión total menor que la presión atmosférica. En la física de superficies este descubrimiento supuso la posibilidad de evitar el contacto directo de la superficie con la atmósfera y por tanto, mantener las superficies limpias evitando su contaminación. Un ejemplo muy ilustrativo es el papel de la piel de la manzana que evita la oxidación de la pulpa al aislarla de la presión ambiental.

Las técnicas de vacío se han extendido a numerosos ámbitos tanto de últimas tecnologías como de nuestra vida cotidiana. Claros ejemplos son es el funcionamiento de una aspiradora , de una televisión, la conservación de la comida…

En los años siguientes numerosos avances fueron introducidos en las cámaras de UHV. Por ejemplo, el uso combinado de todo tipo de técnicas de difracción y espectroscopía como la espectroscopía de electrones Auger, la difracción de rayos X , la difracción de electrones de altas y bajas energías… dieron un gran empuje a la física de superficies permitiendo el estudio de nuevos fenómenos completamente distintos a los estudiados en el material completo o bulk. Estos avances, a su vez, suponían la renovación y mejora de técnicas conocidas desde los años 40 que posteriormente fueron aplicados a numerosos ámbitos de la industria y tecnología.

Finalmente, la introducción de la microscopía supuso el último empujón para la física de superficie. En un principio la microscopía electrónica, y más adelante las microscopías de campo próximo como la microscopía de efecto túnel (STM) y la de fuerza atómica (AFM), consiguieron no sólo obtener imágenes de la superficie, sino que llegaron, en el caso de AFM y STM, hasta resoluciones que permitían distinguir, incluso manipular los átomos, como se muestra en la imagen. En esta imagen se ha escrito la palabra ÁTOMO con átomos de hierro manipulados mediante un AFM sobre una superficie de cobre. Un caso claro del avance que supuso el uso de la microscopía en la ciencia de superficies, fue obtener en 1987 la imagen de la reconstrucción 7×7 de la superficie de silicio que fue predicha teóricamente como se puede ver en imágenes de post anteriores.

En los últimos años, la ciencia de superficie se está dividiendo en numerosas ramas centrándose en nuevos e interesantes aspectos de la física de superficie. Una de ellas, muy estudiada en la actualidad, se basa en el estudio de sistemas biológicos, para lo que se tiene que salir del UHV y realizar un estudio en atmósfera controlada. El estudio de estos sistemas puede llevar a numeras aplicaciones basadas en la imitación del comportamiento de la naturaleza como pueden ser implantes médicos, biosensores, superficies inteligentes, … Un ejemplo de esto, es la creación

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