Identificación integrada de superficies estructurales y químicas
Dos de las técnicas para investigar la composición elemental y la nanoestructura de las superficies son, respectivamente, la espectroscopía de absorción de rayos X (XAS) y la microscopía de sonda de barrido (SPM). La espectroscopía XAS se basa en la radiación de un sincrotrón que proporciona haces de rayos X con un enfoque muy preciso. Estos haces son absorbidos por los electrones de los átomos o moléculas, provocando cambios en sus niveles energéticos. La absorción produce espectros específicos que dependen de la composición química de la estructura (algo así como una huella) y proporcionan valiosa información sobre los elementos químicos de los que está compuesta. La microscopía SPM utiliza una sonda en lugar de un haz de electrones o fotones para generar imágenes de estructuras superficiales a escala nanométrica e incluso proporcionar mapas tridimensionales (3D) de las superficies. Algunos ejemplos de SPM son la microscopía de efecto túnel (STM), la microscopía de fuerza atómica (AFM) y la microscopía óptica de campo cercano (NSOM). Los investigadores europeos decidieron combinar las capacidades de la XAS y la SPM en un instrumento mediante el proyecto X-TIP. Se utilizaron dos tipos de sondas: con punta metálica para detectar electrones y con fibras ópticas de cuarzo para detectar fotones ópticos. Para evitar las interferencias y la interacción entre el haz de rayos X y la punta de la sonda de detección, los investigadores recubrieron la punta metálica con una capa gruesa de aislamiento. El núcleo del sistema lo constituyó un microscopio de sonda local multicabezal que combina STM, AFM y NSOM, integrado en un haz de radiación de rayos X de un sincrotrón, enfocado sobre el área explorada por la punta de la sonda. Así, el sistema pudo proporcionar tres funcionalidades diferentes, concretamente XAS-STM, XAS-AFM y XAS-NSOM. De esta forma, las técnicas y los instrumentos de X-TIP proporcionaron una extensión natural de la SPM diseñada para obtener información estructural detallada, aportando sensibilidad química, reconocimiento de la morfología y capacidad de nanomanipulación, todo en un único instrumento. Dada la enorme magnitud de la investigación y el desarrollo (I+D) relacionados con la nanotecnología y los nanodispositivos, el instrumental de X-TIP podría dar un gran impulso al campo de las nanociencias e importantes beneficios económicos para la ciencia y la ingeniería de la UE.