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¿Sabías cómo los instrumentos de fuerza superficial miden la deformación de la superficie a nivel micrométrico?
Un instrumento de fuerza superficial (SFA) es un instrumento de alta precisión diseñado para medir las fuerzas de interacción entre dos superficies. Este instrumento utiliza interferometría multihaz para monitorear la distancia entre superficies, lo que permite una medición directa del área de contacto y la observación de cualquier deformación de la superficie que ocurra dentro de la región de contacto. Esto hace que SFA sea una herramienta importante en los campos de la física y la ciencia de los materiales.
Los instrumentos de fuerza superficial pueden resolver distancias de hasta 0,1 nanómetros y medir fuerzas minúsculas de hasta 10^-8 Newtons.
En SFA, una superficie se sostiene mediante un resorte en voladizo y la desviación del resorte se utiliza para calcular la fuerza aplicada. Para tomar medidas, se colocan dos cilindros horizontalmente y se aproximan entre sí a una distancia de unos pocos micrómetros a nanómetros de contacto. El instrumento a menudo está hecho de mica transparente con una capa de plata altamente reflectante en la parte posterior para crear patrones de interferencia distintos que pueden observarse con un microscopio para determinar la distancia entre las dos superficies.
Uno de los desafíos técnicos del instrumento es controlar los efectos de la vibración. Para ello, los investigadores desarrollaron un método de resonancia que permite medir fuerzas superficiales a distancias mayores (de 10 nanómetros a 130 nanómetros). Al mismo tiempo, esta tecnología se llevó a cabo inicialmente en un entorno de vacío para reducir la amortiguación causada por el medio circundante.
El modo dinámico de SFA permite medir las propiedades viscosas y viscoelásticas de los fluidos, así como las interacciones variables en el tiempo entre las estructuras biológicas.
Por un lado, SFA puede medir las fuerzas de doble capa hidrofóbicas y electrostáticas de las interacciones biomoleculares, especialmente en soluciones acuosas. Esta propiedad la convierte en una herramienta técnica importante en el campo biomédico. Por ejemplo, SFA puede resolver interacciones de lípidos o proteínas en las membranas lipídicas. En el entorno de diferentes disolventes, SFA puede incluso medir las fuerzas oscilatorias del disolvente generadas por la agregación de moléculas de disolvente monocapa.
Con los avances tecnológicos, SFA ha evolucionado para permitir mediciones dinámicas, permitiendo a los investigadores comprender no solo las interacciones estáticas de la superficie, sino también analizar la fricción de la pared y las propiedades del fluido en un entorno fluido.
Aunque el SFA requiere de un alto nivel de conocimientos técnicos para su funcionamiento, muchos laboratorios de todo el mundo ya han incorporado esta tecnología a sus equipos de investigación. Esto demuestra su profundo impacto en la investigación de la ciencia de superficies. En el futuro, con el desarrollo de la nanotecnología y la ciencia de los materiales, podremos presenciar más avances en las aplicaciones de SFA. ¿Te has preguntado también cómo esta tecnología podría cambiar nuestra comprensión del mundo microscópico en el futuro?El ámbito de aplicación de la tecnología SFA se expande constantemente, desde la ciencia de los materiales hasta la biomedicina, lo que demuestra su importancia y potencial.
