| La Microscopia Atómica de la Fuerza (AFM) ofrece 3 modos primarios para la proyección de imagen: • Modo de Contacto • TappingMode • Torsión • Modo de Resonancia (TRmode) Cada modo primario permite numeroso otros modos, a que referimos colectivamente como modos secundarios o modos derivados. La proyección de imagen potencial Superficial, o la Microscopia de Exploración de la Fuerza de la Punta De Prueba de Kelvin es un derivado de TappingMode AFM que se describa detalladamente a otra parte. Qué hace la proyección de imagen potencial superficial diferente de la mayoría de los otros modos del AFM del derivado es que, suministra valores numéricos confiables, repetibles de una cantidad con excepción de dimensiones topográficas, y los mapas que cantidad a través de la superficie de la muestra, simultáneamente con topografía. Que la cantidad es el potencial electrostático de una pequeña área-inmediato por debajo el AFM extremidad-en la superficie de la muestra, y él se mide en relación con el potencial de la extremidad del AFM. Esta nota de uso primero compara medidas potenciales superficiales AFM-basadas con las medidas potenciales electroquímicas hechas en electrólitos a granel, y muestra la correlación. Entonces muestra cómo la información en imágenes potenciales de la superficie del AFM y micrográfos de electrón de la misma área de una superficie de la muestra puede complementarse. La nota de uso también muestra cómo los datos potenciales superficiales de las medidas del AFM y de la dispersión de electrón correlacionan. En fin, las imágenes y los datos presentados aquí ayudan a establecer el valor y la utilidad del AFM en la investigación de la ciencia de la corrosión, ilustrando que los resultados cualitativos y cuantitativos que provienen las capacidades únicas de las medidas y de la proyección de imagen potenciales de la superficie del AFM correlacionan con resultados de otras técnicas analíticas. Medidas Potenciales de la Superficie del AFM Que Correlacionan En Aire Con Medidas Potenciales Electroquímicas De circuito abierto En Electrólitos Para establecer que la salida cuantitativa de la medida potencial superficial AFM-basada es significativa para los estudios de la corrosión, en el sentido que correlaciona con las medidas hechas con otras técnicas, comparamos medidas potenciales superficiales AFM-basadas en aire con medidas potenciales electroquímicas en electrólitos a granel, según lo descrito después. Las Muestras de diversos metales fueron sumergidas por 30 minutos en el agua desionizada (DI-HO2) o una solución los 0.5M acuosa del NaCl. El potencial estabilizado del circuito abierto entonces fue medido para estas muestras contra un electrodo saturado referencia del Calomel (SCE) usando un potentiostat. Las muestras entonces fueron quitadas de los electrólitos, aclarado con DI-HO2, y secado al aire antes de la proyección de imagen y de las medidas potenciales de AFMsurface con los Instrumentos de un Veeco Dimensione 3100 SPM. La extremidad del AFM estuvo cubierta con una capa del metal. El potencial de la extremidad fue calibrado midiendo la superficie de una muestra pura del Ni después de la exposición al agua; esta superficie fue encontrada para proporcionar medidas reproductivas. Las medidas potenciales superficiales AFM-basadas se trazan en el Cuadro 1, a lo largo de las hachas izquierda-derecha, contra las medidas del electrólito del bulto del circuito abierto para DI-HO, y para la solución del NaCl. Las medidas del AFM correlacionan linear con los potenciales del circuito abierto, y se pueden asociar al potencial de Volta de las muestras. Los potenciales del circuito abierto medidos en el NaCl de los 0.5M se desplazan en la dirección activa (es decir, son más bajos) cerca alrededor de 200mV comparado con las medidas hechas en DI-HO. 
Correlación de las Medidas Potenciales de la Superficie del AFM en el aire (“potencial de Volta ") con medidas potenciales del circuito abierto en los electrólitos para diversos metales A) en agua desionizada, B) en el NaCl de los 0.5M. Reproducido por el permiso De la Sociedad Electroquímica. Estos diagramas establecen que las medidas potenciales de la superficie hechas con el AFM son confiables para establecer la nobleza o la actividad relativa de la especie, y se pueden comparar con las medidas potenciales de circuito abierto hechas de la misma especie en electrólitos a granel. La diferencia principal es que las medidas potenciales superficiales del AFM pueden tener en-avión muy alto (X, Y) resolución, teniendo en cuenta el trazado profundo del sub-micrómetro de regiones con diversos potenciales, como describimos después. El AFM Proporciona Medidas Potenciales Superficiales De Alta Resolución Una característica única de la proyección de imagen potencial de la superficie del AFM es que traza el potencial localmente, con una resolución que pueda extender abajo a la nanómetro-escala en el avión de la superficie de la muestra. El Cuadro 2 muestra la superficie de una aleación aluminio-basada AA2024-T3, de uso general en aeroplanos y extremadamente susceptible a la corrosión. Las imágenes izquierdas y derechas son mapas potenciales de la topografía y de la superficie de TappingMode AFM, respectivamente, de la misma área, los 60μm en un lado. 
Imágenes del AFM de una muestra de la aleación AA2024-T3. Las partículas Intermetálicas son visibles como áreas más brillantes (potenciales más altos) en la imagen potencial superficial (correcta). La Topografía (dejada) no distingue entre la matriz y las partículas intermetálicas. exploraciones de los 60μm. Reproducido por el permiso De la Sociedad Electroquímica. Sombras Más Ligeras del color en las imágenes potenciales superficiales corresponden a valores potenciales más altos. En esta muestra, las partículas intermetálicas que no son evidentes en la topografía superficial se consideran en contraste agudo con la matriz de encajadura en la imagen potencial superficial, que se captura simultáneamente con el mapa de la topografía. La imagen potencial superficial establece claramente la ubicación y los límites de partículas intermetálicas. Estas partículas miden de sub-micrómetro a tan grande como los 20μm a través, y aquí exhiben un potencial más alto que la matriz de la aleación. Estas diferencias potenciales son responsables de la corrosión aumentada debido al acoplamiento galvánico entre las diversas áreas. Las tarifas de reacción catódicas se aumentan en estas partículas, mientras que la disolución se estimula en sitios potenciales más bajos en la matriz o en las partículas activas. La imagen potencial superficial puede también verter una cierta luz en la significación de las características en la imagen de la topografía de TappingMode AFM. En el Cuadro 2, varios hoyos son visibles en la imagen de la topografía (se fue): uno asociado a la partícula intermetálica 5 en la imagen potencial superficial, y uno con la partícula A. La superficie de Esta muestra fue preparada por el pulido no acuoso para minimizar la corrosión durante la preparación, y examinada en la condición como-pulida. Los hoyos evidentes en la imagen de la topografía formaron durante el pulido (a pesar del medio de pulido no acuoso), porque la muestra es extremadamente susceptiable a la corrosión durante el proceso de pulido. La distribución potencial medida (correcta) proporciona la información importante con respecto a las ubicaciones más probable para las reacciones anódicas y catódicas en la superficie durante la exposición subsiguiente a un ambiente corrosivo. Comparar Proyección De Imagen Potencial de la Superficie del AFM Con Técnicas Basadas Electrón de la Punta De Prueba El Cuadro 3 es un micrográfo de electrón de la exploración (SEM) aproximadamente de la misma área mostrada en las imágenes del AFM en el Cuadro 2. El contraste en SEM resulta de la diferencia en las propiedades de la electrón-dispersión entre las partículas y la matriz. El análisis del EDS se realizó en diversas partículas confirmó que las regiones de un potencial más alto en el Cuadro 2 están asociadas a diversos tipos de partículas intermetálicas: las partículas 1-5 son el Al-Cu (FE, Manganeso), y las partículas A y B es Al-Cu-MG. En la imagen potencial superficial en el Cuadro 2, la medida de las partículas 4 y 5 en potenciales más bajos que partículas 1-3; Así pues, hay al parecer diversos tipos de partículas del Al-Cu (FE, Manganeso) presentes en la matriz. 
La imagen de SEM aproximadamente de la misma área que en el Cuadro 2. análisis del EDS indicó que las partículas 1-5 son compuestos de metales del Al-Cu (FE, Manganeso), y que A, B es compuestos de metales de Al-Cu-MG. Reproducido por el permiso De la Sociedad Electroquímica. Éstas son otras pruebas que las imágenes potenciales de la superficie pueden complementar la información obtenida de técnicas analíticas establecidas, y viceversa. La proyección de imagen potencial de AFMsurface revela el efecto de los Experimentos de la fase de tratamiento ha mostrado que el Magnesio que contiene partículas disolverá sobre la exposición de la superficie pulida a una solución cloruro-que contiene, pero que el ataque tarda un cierto tiempo para iniciar. Durante este tiempo de la iniciación, el potencial de estas partículas disminuye al valor del potencial de la matriz. La proyección de imagen Potencial Superficial es extremadamente sensible a la carga superficial. Las muestras como-pulidas AA2024-T3 son cubiertas por una capa nativa del óxido formada durante el pulido y la exposición subsiguiente al aire. Nosotros reflejados un área de una superficie de la muestra, e identificado en esa área varias partículas MG-Que Contienen de la ronda antes y después de quitar algo del óxido con el ion del Argón que farfulla (Cuadro 4). Barrene el análisis realizado simultáneamente con la farfulla mostrada que la farfulla quitó solamente la parte (1-2nm) del grueso superficial del óxido. La muestra entonces fue expuesta para ventilar otra vez y el potencial superficial remapped con el AFM. Las imágenes potenciales superficiales en el Cuadro 4 muestran que después de quitar algunas capas monomoleculares del óxido de la superficie, el potencial medido de las partículas MG-Que Contienen desplazadas de ser más nobles que la matriz (un potencial más alto, así colores más brillantes en la imagen), a ser más activas (colores más oscuros). La ubicación y los límites de estas partículas son visibles con la resolución del sub-micrómetro. 
Imágenes Potenciales Superficiales de partículas intermetálicas en AA2024-T3. Las flechas señalan a la ubicación de partículas MG-Que Contienen. (Ido) antes, y (derecho) después parcialmente de quitar (sobre 1-2nm) al natural de revestimiento de óxido farfullando del ion del argón. exploraciones de los 30μm. Reproducido por el permiso De la Sociedad Electroquímica. Medidas potenciales Superficiales usando histogramas de los datos (el Cuadro 5) cuantifica el cambio en potencial para ser alrededor de 60mV más arriba que la matriz alrededor a 60mV más bajo. Cuando esta muestra fue expuesta a una solución del cloruro, estas partículas disueltas inmediatamente sin el tiempo de la iniciación requerido. La redistribución de la carga durante el retiro parcial de revestimiento de óxido superficial y el nuevo crecimiento en aire dio lugar a la activación de las partículas, y ésta tenía una consecuencia inmediata para el comportamiento de la corrosión. 
Histogramas de las imágenes potenciales superficiales en el Cuadro 4. Las partículas MG-Que Contenían de la ronda (que correlacionan aproximadamente a la posición del cursor rojo en histogramas) desplazaron de estar sobre 60mV más arriba en potencial que la matriz (cursor verde en histogramas), a estar sobre 60mV más bajo después del retiro parcial del nativo-óxido (histograma inferior). (El pico en el derecho en ambos histogramas corresponde a la partícula grande, de forma irregular, que es la característica dominante en el centro de ambas imágenes. Resumen la proyección de imagen y las medidas potenciales superficiales AFM-basadas pueden revelar los detalles en la superficie de una muestra de las maneras únicas que son útiles a la investigación de la ciencia de la corrosión. Estas imágenes y medidas, a menudo con la resolución del en-avión de la nanómetro-escala, son complementarias, y correlacionan con, a los datos de otras técnicas analíticas, incluyendo técnicas a granel. Otras Técnicas de SPM para la Investigación de la Ciencia de la Corrosión Pronto después del desarrollo del AFM y de la Microscopia el Hacer Un Túnel de la Exploración (STM), el control ambiental electroquímico de la muestra también fue introducido, bajo la forma de células líquidas abiertas o cerradas del electrólito, con el software potencial del control de la célula electroquímica y de la exhibición y de análisis de la voltametría integrado con el software del AFM (y STM). Hoy, el AFM electroquímico y STM, desempeñan un papel importante en la investigación de la ciencia de la corrosión. |