Estudio de la interfase sólido-líquido-gas y de la fricción mediante el desarrollo de métodos dinámicos de operación en la microscopía de fuerzas

Resumen

En primer lugar se desarrolla un método original para la medida de la fricción superficial de forma directa. Este método ofrece una mayor resolución y economiza tiempo en el tratamiento de los datos. Se aplica a la obtención de curvas de fuerza normal frente a carga y a imágenes bidimensionales de la fricción. En segundo lugar realiza un estudio detallado y a escala nanométrica de la adsorción de agua sobre haluros alcalinos. La adsorción de agua lleva a un aumento del potencial superficial y de la movilidad iónica. En cuarto lugar se desarrolla una técnica para la medida de la interacción entre punta y muestra con alta precisión, que permite medir simultáneamente la fuerza, su gradiente y los componentes disipativos. Los resultados contradicen la opinión generalizada de que la punta salta al contacto por efecto del gradiente de la fuerza de van der Waals. Se propone la hipótesis de la formación de un cuello líquido entre la punta y la muestra como responsable del salto al contacto. Consideraciones termodinámicas confieren al cuello unas propiedades compatibles con las obtenidas experimentalmente. En el análisis de la componente disipativa de la operación se observa una disminución del factor de calidad antes del salto al contacto. De cuarto lugar, a partir de los resultados de la variación de la componente disipativa se propone un modo de operación del microscopio fuera del contacto con alta estabilidad y resolución. Este método ofrece una altura topográfica real para muestras homogéneas y la posibilidad de realizar mapas de la sensibilidad química. Este método se utiliza para observar gotas y capas de agua adsorbidas sobre la superficie. Este modo de operación abre un campo de análisis de muestras que son difílmente observables por otros métodos..