Materjalide iseloomustamise ja valmistamise keskus teenindab akadeemilisi ringkondi ja tööstust – Physics World

Kas saate lühidalt kirjeldada WATlabi, selle peamisi instrumente ja seda, mida pakute kasutajatele põhiinstrumente ja mida pakute kasutajatele

WATlab on mitme kasutajaga metroloogiaüksus Waterloo ülikooli keemiaosakonnas. Selle asutas 2000. aastal professor Kam Tong Leung ja selle kaks esimest instrumenti olid Leo 1530 väljaemissioonimikroskoop ja VG EscaLabi röntgenfotoelektronspektroskoopia (XPS) tööriist. Tänapäeval on kõige sagedamini kasutatavate instrumentide hulka kuuluvad skaneerivad elektronmikroskoobid (SEM), XPS, kõrglahutusega transmissioonelektronmikroskoop (HRTEM), elektron- ja ioonkiire litograafiasüsteemid (tarnib Raith), sekundaarne ioonide massispektromeetria (SIMS) ja aatomjõumikroskoopia, röntgendifraktsioon ning Ramani ja kujutise spektroskoopia. Meil on ka spetsiaalsemad tööriistad, nagu Zeissi heeliumioonmikroskoop ja Thermo VG Augeri kujutismikroskoop, mille täielik loetelu on saadaval meie veebisaidil. watlabs.com.

Kuidas kasutajad WATlabiga suhtlevad? Kas nad tulevad seadmeid kasutama või saadavad teile oma näidised?

COVID-19 pandeemia ajal pöördusime kaugteenuse poole. Nüüd oleme aga naasnud oma tavapärase kasutaja juhitava (peamiselt SEM-i) ja operaatoriteenuse metroloogia kombinatsiooni juurde. Haridus moodustas suure osa meie rahastamisagentuuride algsest volitusest ning pakume lühikesi koolituskursusi mõne tööriista turvalise ja tõhusa kasutamise kohta. Enamik projekte hõlmab ka arutelusid kasutajatega, kuidas oma tulemusi tõlgendada ja andmete piiranguid mõista. Kuid suur osa meie rahastamisest toimub tasulise teenuse mudeli alusel, nii et ulatuslikud arutelud ja meie keerukamate ja kallimate tööriistade kasutaja kasutamine ei ole lihtsalt tasuv.

Kas saate anda aimu oma kasutajaskonnast ülikoolis – millistest osakondadest kasutajad tulevad?

Enamik meie kasutajaid on Waterloo ülikooli üliõpilased ja õppejõud ning kohalikud tehnoloogiaettevõtted. Samuti abistame teadlasi ülikoolidest ja varajases staadiumis ettevõtetest kogu Kanadast ja USA-st. Enamik meie tööriistadest ja teadmistest on seotud anorgaaniliste materjalidega, nagu metallid, keraamika, pooljuhid, kuigi oleme teinud mitmeid polümeeri- ja bioteaduste projekte. Meie Waterloo kasutajaskond hõlmab keemiat, füüsikat, maa- ja keskkonnateadusi. Samuti töötame inimestega inseneriosakondades, sealhulgas mehaanika-, keemia-, tsiviil- ja süsteemide projekteerimise inseneritöös, ning teeme aeg-ajalt projekte teiste ülikoolide osakondade inimestega.

Millised on teie pakutavad populaarseimad teenused?

Meie populaarseimad tööriistad on energia hajutava röntgenspektroskoopiaga (SEM/EDS) väljaemissiooniga skaneerivad elektronmikroskoobid. Nanoteaduses on võime hõlpsasti vaadelda ja analüüsida materjale kümnete nanomeetrite pikkuse skaalal üks põhjusi, miks valdkond on viimastel aastatel nii palju laienenud.   

Pärast seda on VG-ESCAlab XPS tööriist meie kasutajate jaoks kõige enam broneeritud seade.  XPS on võimas tööriist erinevate ühendite valentsoleku analüüsimiseks. Näiteks grafiidil on süsiniksidemed sp2 hübridisatsiooni ja teemant sp3 hübridisatsiooniga. Neid erinevaid sidestruktuure võib XPS-is täheldada süsiniku kineetilise energia piigi nihkena. XPS-i teine ​​eelis on selle äärmine pinnatundlikkus. XPS sondib tavaliselt ainult ühte või kahte nanomeetrit proovi pinnast, ilma aluspinnast tuleneva mürata. See võimaldab õhukese kile materjale täpselt analüüsida.

Kas saate tuua mõned näited mõnest märkimisväärsest teaduslikust uurimistööst ja tööstuslikust tööst, mida WATlabis on tehtud?

Kohapeal oleme abistanud tootmistõrkeotsingul ja keskkonna parandamisel. Ühel maateaduste õppejõul oli projekt, mis otsis arseeni olemasolu ja vormi kaevanduskoha lähedal asuvas pinnases. Uurisime SEM-iga läbi suure hulga õhukese lõigu proove, et leida raskelt sadestunud arseenimineraalid, ning hindasime neid EDS-i ja XPS-iga, et teha kindlaks, kas arseeniühendid  olid inertsed või keskkonnasõbralikud.   

Waterloos asuva BlackBerry vanem projekt oli hinnata nende tarneahelas olevaid materjale kuuevalentse kroomi olemasolu suhtes, mis on kantserogeenne ja Euroopa Liidus keelatud.  Kuna pigmentides kasutatakse tavaliselt erinevaid kroomi valentse ja ohtlik on ainult kuuevalentne kroom, kasutati ESCALabi kroomi sidumise määramiseks materjalides.

Hiljuti töötas kohalik idufirma välja uue protsessi pikemate ja peenemate kiududega sulapuhutud polümeerkiudude valmistamiseks mitmesugusteks rakendusteks, sealhulgas mähkmete, salvrätikute ja filtrite jaoks. Siis ilmus COVID-19, nii et ettevõte keskendus filtrirakendusele. Õhemad kiud võimaldavad eemaldada väiksemaid osakesi väiksema rõhulanguga läbi filtri, mis parandab efektiivsust. Kasutasime SEM-i, et kujutada nende erinevates tingimustes valmistatud kiudmaterjale, et teha kindlaks, millised tegurid olid optimaalsed.

Millist karjääri kulgesite, et WATlabis töötada?

Kuidas Treesearch uurib metsamaterjalide saladusi sünkrotroniteadusega

Ma omandasin füüsika bakalaureuse kraadi Montreali McGilli ülikoolis ja doktorikraadi materjaliteaduse ja inseneriteaduse alal USA-s Wisconsini-Madisoni ülikoolis. Minu doktoritöö oli ütriumbaarium-vaskoksiidi terapiiride valmistamine, analüüsimine ja ülijuhtivate omaduste mõõtmine. Pärast seda töötasin Californias postdoktori ja teadlasena, enne kui naasin Kanadasse. See andis mulle kogemusi erinevate tööriistade ja mõõtmistehnikatega, samuti kogemusi tõrkeotsingu seadmetega.

Mis teile oma töö juures kõige rohkem meeldib?

WATlabis töötamise juures on kõige huvitavam paljude erinevate projektide kallal, millega meie kasutajad tegelevad. Artefaktide (või mitte!) uurimine uues andmekogumis on alati keeruline. Olen õppinud palju meie tööriistade kohta ja selle kohta, kuidas neid tööriistu mitmetes akadeemilistes valdkondades rakendada. Õpetamine ja kasutajatega suhtlemine on teised olulised oskused, mille olen WATLabis töötamise ajal arendanud.

• SEO-põhise sisu ja PR-levi. Võimenduge juba täna.
• PlatoData.Network Vertikaalne generatiivne Ai. Jõustage ennast. Juurdepääs siia.
• PlatoAiStream. Web3 luure. Täiustatud teadmised. Juurdepääs siia.
• PlatoESG. Autod/elektrisõidukid, Süsinik, CleanTech, Energia, Keskkond päikeseenergia, Jäätmekäitluse. Juurdepääs siia.
• BlockOffsets. Keskkonnakompensatsiooni omandi ajakohastamine. Juurdepääs siia.
• Allikas: https://physicsworld.com/a/materials-characterization-and-fabrication-centre-serves-academia-and-industry/