Materiaalien karakterisointi- ja valmistuskeskus palvelee tiedemaailmaa ja teollisuutta – Physics World

Voitko antaa lyhyen kuvauksen WATlabista, sen pääinstrumenteista ja siitä, mitä tarjoat käyttäjille tärkeimmistä instrumenteista ja mitä tarjoat käyttäjille

WATlab on usean käyttäjän metrologialaitos Waterloon yliopiston kemian laitoksella. Professori Kam Tong Leung perusti sen vuonna 2000, ja sen kaksi ensimmäistä instrumenttia olivat Leo 1530 -kenttäemissiomikroskooppi ja VG EscaLab -röntgenfotoelektronispektroskopia (XPS). Nykyään yleisimmin käytettyjä laitteita ovat pyyhkäisyelektronimikroskoopit (SEM), XPS, korkearesoluutioinen transmissioelektronimikroskooppi (HRTEM), elektroni- ja ionisuihkulitografiajärjestelmät (toimittaja Raith), toissijainen ionimassaspektrometria (SIMS) sekä atomivoimamikroskopia, röntgendiffraktio sekä Raman- ja kuvantamisspektroskopia. Meillä on myös erikoistuneempia työkaluja, kuten Zeissin heliumionimikroskooppi ja Thermo VG Auger -kuvamikroskooppi, joiden täydellinen luettelo löytyy verkkosivuiltamme, watlabs.com.

Miten käyttäjät ovat vuorovaikutuksessa WATlabin kanssa? Tulevatko he käyttämään laitteita vai lähettävätkö he näytteensä sinulle?

COVID-19-pandemian aikana siirryimme etäpalveluun. Olemme kuitenkin nyt palanneet tavanomaiseen yhdistelmään käyttäjän ohjaamasta (pääasiassa SEM) ja operaattorin palvelumetrologiasta. Koulutus oli suuri osa rahoitustoimistojemme alkuperäistä toimeksiantoa, ja tarjoamme lyhyitä koulutuskursseja joidenkin työkalujen turvallisesta ja tehokkaasta käytöstä. Useimpiin projekteihin liittyy myös keskusteluja käyttäjien kanssa siitä, miten heidän tuloksiaan tulkitaan ja miten datan rajoitukset ymmärretään. Suurin osa rahoituksestamme on kuitenkin maksullista palvelua, joten laajat keskustelut ja monimutkaisempien ja kalliimpien työkalujemme käyttäjäkäyttö ei yksinkertaisesti ole kustannustehokasta.

Voitko antaa meille kuvan käyttäjäkunnastasi yliopistossa – miltä osastolta käyttäjät tulevat?

Suurin osa käyttäjistämme on Waterloon yliopiston opiskelijoita ja opettajia sekä paikallisia teknologiayrityksiä. Autamme myös tutkijoita yliopistoista ja alkuvaiheen yrityksistä eri puolilta Kanadaa ja Yhdysvaltoja. Suurin osa työkaluistamme ja osaamisestamme liittyy epäorgaanisiin materiaaleihin, kuten metalleihin, keramiikkaan, puolijohteisiin, vaikka olemme tehneet useita polymeeri- ja biotieteiden projekteja. Waterloon käyttäjäkuntamme kattaa kemian, fysiikan, maa- ja ympäristötieteet. Työskentelemme myös insinööriosastojen ihmisten kanssa, mukaan lukien mekaaninen, kemiallinen, rakennus- ja järjestelmäsuunnittelu - ja teemme satunnaisia ​​projekteja muiden yliopistojen laitosten kanssa.

Mitkä ovat suosituimpia tarjoamiasi palveluita?

Suosituimmat työkalumme ovat kenttäemissiopyyhkäisyelektronimikroskoopit, joissa on energiaa hajottava röntgenspektroskopia (SEM/EDS). Nanotieteessä kyky helposti tarkkailla ja analysoida materiaaleja kymmenien nanometrien mittakaavassa on yksi syy siihen, että ala on laajentunut niin paljon viime vuosina.   

Sen jälkeen VG-ESCALAb XPS -työkalu on käyttäjien eniten varaama laite.  XPS on tehokas työkalu erilaisten yhdisteiden valenssitilan analysointiin. Esimerkiksi grafiitilla on hiilisidoksia sp2-hybridisaatiolla ja timantti-sp3-hybridisaatiolla. Nämä erilaiset sidosrakenteet voidaan havaita XPS:ssä hiilen kineettisen energiahuipun muutoksena. Toinen XPS:n etu on sen äärimmäinen pintaherkkyys. XPS tutkii normaalisti vain yhden tai kaksi nanometriä näytteen pinnasta ilman kohinaa alla olevasta substraatista. Tämä mahdollistaa ohutkalvomateriaalien tarkan analysoinnin.

Voitko antaa muutaman esimerkin merkittävästä tieteellisestä tutkimuksesta ja teollisesta työstä, jota WATlabissa on tehty?

Paikallisesti olemme auttaneet valmistuksen vianmäärityksessä ja ympäristön korjaamisessa. Eräs maatieteiden tiedekunnan jäsen oli projektissa, jossa etsittiin arseenin esiintymistä ja muotoa maaperässä lähellä kaivosaluetta. Kävimme läpi suuren määrän ohutleikkausnäytteitä SEM:llä löytääksemme raskaasti saostuneet arseenimineraalit ja arvioimme ne EDS:llä ja XPS:llä määrittääksemme, olivatko arseeniyhdisteet  olivat inerttejä tai ympäristön kannalta aktiivisia.   

Vanhempi Waterloo-pohjaisen BlackBerryn projekti oli arvioida toimitusketjunsa materiaaleissa kuusiarvoista kromia, joka on syöpää aiheuttavaa ja kielletty Euroopan unionissa.  Koska pigmenteissä käytetään yleisesti erilaisia ​​kromin valensseja ja vain kuusiarvoinen kromi on vaarallista, ESCALabia käytettiin määrittämään materiaalien kromin sitoutumistila.

Hiljattain paikallinen start-up-yritys kehitti uuden prosessin sulapuhallettujen polymeerikuitujen valmistamiseksi pidemmistä ja hienoimmista kuiduista erilaisiin sovelluksiin, kuten vaipoihin, pyyhkeisiin ja suodattimiin. Sitten COVID-19 ilmestyi, joten yritys keskittyi suodatinsovellukseen. Ohuemmat kuidut mahdollistavat pienempien hiukkasten poistamisen pienemmällä painehäviöllä suodattimen yli, mikä parantaa tehokkuutta. Käytimme SEM:ää kuvantaessamme heidän eri olosuhteissa valmistettuja kuitumateriaaleja, jotta selvisimme, mitkä tekijät olivat optimaaliset.

Mitä urapolkua noudatit työskennelläksesi WATlabissa?

Kuinka Treesearch tutkii metsämateriaalien salaisuuksia synkrotronitieteen avulla

Suoritin fysiikan perustutkintoa McGill Universityssä Montrealissa ja tohtorin materiaalitieteen ja tekniikan Wisconsin-Madisonin yliopistossa Yhdysvalloissa. Tohtorityöni oli yttriumbariumkuparioksidin raerajojen valmistaminen, analysointi ja suprajohtavien ominaisuuksien mittaaminen. Sen jälkeen työskentelin tohtorintutkijana ja tutkijana Kaliforniassa, ennen kuin palasin Kanadaan. Tämä antoi minulle kokemusta erilaisista työkaluista ja mittaustekniikoista sekä kokemusta vianetsintälaitteista.

Mistä pidät työssäsi eniten?

Mielenkiintoisin asia WATlabilla työskentelyssä on se, että käyttäjämme työskentelevät erilaisten projektien parissa. Esineiden (tai ei!) tutkiminen uudessa tietojoukossa on aina haastavaa. Olen oppinut paljon työkaluistamme ja näiden työkalujen soveltamisesta useilla akateemisilla aloilla. Opetus ja kommunikointi käyttäjien kanssa ovat muita tärkeitä taitoja, joita olen kehittänyt ollessani WATlabissa.

• SEO-pohjainen sisällön ja PR-jakelu. Vahvista jo tänään.
• PlatoData.Network Vertical Generatiivinen Ai. Vahvista itseäsi. Pääsy tästä.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Tietoa laajennettu. Pääsy tästä.
• PlatoESG. Autot / sähköautot, hiili, CleanTech, energia, ympäristö, Aurinko, Jätehuolto. Pääsy tästä.
• BlockOffsets. Ympäristövastuun omistuksen nykyaikaistaminen. Pääsy tästä.
• Lähde: https://physicsworld.com/a/materials-characterization-and-fabrication-centre-serves-academia-and-industry/