Microscopio electrónico del tamaño de una moneda

Unos investigadores han creado un microscopio de fuerza atómica en un chip, encogiendo de forma drástica el tamaño (y esperemos que su precio) de un dispositivo de alta tecnología que se utiliza habitualmente para caracterizar las propiedades de los materiales, entre otros usos.

Un microscopio de fuerza atómica (AFM por sus siglas en inglés) es, en su modalidad estándar, un instrumento pesado y voluminoso, con múltiples sistemas de control, componentes electrónicos y amplificadores.

El equipo de Reza Moheimani y Anthony Fowler, de la Universidad de Texas en la ciudad estadounidense de Dallas, ha logrado miniaturizar todos los componentes electromecánicos hasta el tamaño de un único chip pequeño, y lo ha hecho usando sistemas microelectromecánicos (MEMS).

Un ejemplo clásico de tecnología MEMS la tenemos en los acelerómetros y los giroscopios presentes en los teléfonos inteligentes. Solían ser dispositivos mecánicos grandes y caros, pero usando tecnología MEMS los acelerómetros se han encogido hasta el tamaño de un solo chip, el cual puede ser fabricado por solo unos pocos dólares la pieza.

El AFM basado en MEMS tiene una superficie de cerca de un centímetro cuadrado, o sea que es del tamaño de una moneda pequeña. Está unido a un pequeño circuito impreso, con el tamaño de la mitad del de una tarjeta de crédito, que contiene la circuitería, los sensores y otros componentes miniaturizados que controlan el movimiento y otros aspectos del aparato.

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El minúsculo microscopio de fuerza atómica desarrollado en la Universidad de Texas. (Foto: University of Texas at Dallas)

Dado que los AFMs convencionales precisan de láseres y otros grandes componentes para funcionar, su uso puede verse limitado por resultar muy poco portátiles, así como por el precio. Sobre este último aspecto, una versión para usos docentes puede costar de 30.000 a 40.000 dólares, y un AFM para laboratorio puede sobrepasar los 500.000 dólares.

Un tamaño y un precio reducidos podrían no solo poner los AFMs al alcance de muchas más entidades y colectivos, sino que además podrían expandir su utilidad más allá de su actual gama de aplicaciones científicas. Por ejemplo, la industria de los semiconductores podría beneficiarse de estos nuevos y pequeños AFMs, en particular las compañías que fabrican obleas de silicio a partir de las cuales se hacen los chips de ordenador. Con esta nueva tecnología, en tales fábricas se podría tener un conjunto de AFMs para caracterizar la superficie de la oblea y así encontrar microfallos antes de que el producto fuese comercializado.