La sonda atómica es un microscopio con capacidad de resolución para ver y analizar objetos de tamaño atómico. Específicamente, una sonda de átomo se utiliza en el campo de la ciencia de los materiales, una disciplina que aplica las diversas propiedades de la materia a otras ciencias y la industria de la ingeniería. El dispositivo permite a los científicos investigar la estructura molecular a nivel atómico y determinar las propiedades macroscópicas de los materiales. La física aplicada, la química, la nanociencia y la ingeniería forense utilizan el instrumento para identificar las características de los componentes necesarios para la investigación.
Una de las facetas importantes del microscopio de sonda atómica es el uso de la tecnología de espectroscopía de tiempo en vuelo. Esta técnica mide el período de tiempo en el que un átomo u otros objetos necesitan viajar a través de un medio determinado. También se puede utilizar con varios eventos de energía como ondas electromagnéticas. El propósito es determinar la velocidad o la longitud del camino y determinar la tasa de flujo de una partícula u otros fenómenos. Básicamente, se usa un campo eléctrico para acelerar los iones en un medio, que puede medir la energía cinética y se usa para encontrar la velocidad.
La microscopía iónica de campo también se utiliza en la sonda atómica como técnica de análisis. Esto identifica la imagen y composición de los átomos dentro de la superficie de la punta de metal afilada de un objeto. El radio debe ser inferior a 50 nanómetros y debe colocarse dentro de una cámara de vacío con presiones extremadamente bajas. Se introduce un gas de formación de imágenes como helio o neón, mientras se establecen las temperaturas criogénicas. Después de que se inicia un campo eléctrico, los iones se cargan positivamente y aumentan la composición de la punta.
Una de las formas más avanzadas de esta tecnología es la tomografía con sonda atómica. En el proceso se utiliza un detector sensible a la posición para generar imágenes tridimensionales. Esta mejora de la técnica, que utiliza pulsos de láser, se puede utilizar para ver los componentes de otros materiales además de los metales. Ciertos materiales semiconductores, como el silicio u otros materiales aislantes, pueden analizarse utilizando este método de tecnología de sonda atómica.
La sonda atómica fue diseñada principalmente por el físico alemán Erwin Wilhelm Muller en 1967. Científicos adicionales, como JA Panitz y S. Brooks McLane ampliaron el concepto en ese momento. Sin embargo, no fue hasta la comercialización de la sonda atómica pulsada por láser en 2005 que la tecnología se volvió muy frecuente en los campos de la ciencia de los materiales.