材料特性評価および製造センターは学術界と産業界にサービスを提供 – Physics World

WATLab、その主な機器、およびユーザーに提供しているものについて簡単に説明していただけますか。 主な機器とユーザーに提供しているものについて教えてください。

WATLab は、ウォータールー大学化学科内のマルチユーザー計測施設です。 2000 年に Kam Tong Leung 教授によって設立され、最初の 1530 つの機器は Leo XNUMX 電界放出顕微鏡と VG EscaLab X 線光電子分光法 (XPS) ツールでした。 現在、最も一般的に利用されている機器には、走査型電子顕微鏡 (SEM)、XPS、高分解能透過型電子顕微鏡 (HRTEM)、電子およびイオン ビーム リソグラフィー システム (Raith 製)、二次イオン質量分析装置 (SIMS) などがあります。原子間力顕微鏡、X 線回折、ラマンおよびイメージング分光法。 また、Zeiss ヘリウム イオン顕微鏡や Thermo VG オージェ画像顕微鏡などのより専門的なツールも用意しており、完全なリストは当社の Web サイトでご覧いただけます。 ワットラブス.com.

ユーザーはどのようにして WATLab と対話するのでしょうか? 彼らは機器を使用するために来ますか、それともサンプルをあなたに送りますか?

新型コロナウイルス感染症（COVID-19）のパンデミック中、当社はリモート サービスに軸足を移しました。 ただし、現在はユーザー操作 (主に SEM) とオペレーター サービスの計測の通常の組み合わせに戻りました。 教育は資金提供機関からの当初の使命の大部分を占めており、一部のツールを安全かつ効果的に使用するための短いトレーニング クラスを提供しています。 ほとんどのプロジェクトでは、結果を解釈し、データの制限を理解する方法についてユーザーとのディスカッションも必要になります。 ただし、私たちの資金の多くはサービス料金モデルに基づいているため、より複雑で高価なツールを広範に議論したりユーザーが操作したりすることは、まったく費用対効果がありません。

大学のユーザー ベースについて教えてください。ユーザーはどの学部の出身ですか?

ユーザーのほとんどは、ウォータールー大学の学生と教員、および地元のテクノロジー企業です。 また、カナダ全土および米国の大学や初期段階の企業の研究者も支援しています。 当社のツールと専門知識のほとんどは、金属、セラミック、半導体などの無機材料に関連していますが、ポリマーやライフサイエンスのプロジェクトもいくつか行ってきました。 Waterloo のユーザー ベースは、化学、物理学、地球科学、環境科学に及びます。 また、機械工学、化学工学、土木工学、システム設計工学などの工学部の人々とも協力しており、大学の他の学部の人々とプロジェクトを行うこともあります。

貴社が提供しているサービスの中で最も人気のあるものは何ですか?

当社の最も人気のあるツールは、エネルギー分散型 X 線分光法 (SEM/EDS) を備えた電界放射型走査電子顕微鏡です。 ナノサイエンスにおいては、数十ナノメートルの長さのスケールで物質を簡単に観察・分析できることが、近年この分野が大きく拡大している理由の一つとなっています。   

その後、VG-ESCALab XPS ツールがユーザーに最も予約されている機器です。  XPS は、さまざまな化合物の原子価状態を分析するための強力なツールです。 たとえば、グラファイトには sp2 ハイブリッド形成とダイヤモンド sp3 ハイブリッド形成による炭素結合があります。 これらの異なる結合構造は、炭素の運動エネルギー ピークのシフトとして XPS で観察できます。 XPS のもう XNUMX つの利点は、その極度の表面感度です。 XPS は通常、サンプル表面の XNUMX ～ XNUMX ナノメートルのみをプローブし、下にある基板からのノイズは発生しません。 これにより、薄膜材料を正確に分析することができます。

WATLab で行われた注目すべき科学研究と産業上の取り組みの例をいくつか挙げていただけますか?

現地では、製造のトラブルシューティングと環境修復を支援してきました。 地球科学の教員の一人は、採掘現場近くの土壌中のヒ素の存在と形態を調べるプロジェクトを行っていました。 SEM を使用して多数の薄片サンプルを調べて、重度に沈殿したヒ素鉱物を見つけ出し、これらを EDS および XPS で評価して、ヒ素化合物が存在するかどうかを判断しました。  不活性または環境的に活性であった。   

ウォータールーに拠点を置く BlackBerry の以前のプロジェクトは、サプライチェーン内の材料に発がん性があり、欧州連合で禁止されている六価クロムの存在を評価することでした。  顔料にはさまざまな価数のクロムが一般的に使用されており、危険なのは六価クロムのみであるため、材料中のクロムの結合状態を測定するために ESCALab が使用されました。

最近では、地元の新興企業が、おむつ、おしりふき、フィルターなどのさまざまな用途向けに、より長く細い繊維を備えたメルトブローポリマー繊維を製造する新しいプロセスを開発しました。 その後、新型コロナウイルス感染症（COVID-19）が出現したため、同社はフィルター用途に注力した。 繊維が細いと、フィルター全体での圧力降下が小さくなり、より小さな粒子を除去できるようになり、効率が向上します。 私たちは SEM を使用して、さまざまな条件で製造された繊維素材を画像化し、どの要素が最適であるかを判断しました。

WATLab で働くためにどのようなキャリアパスをたどったのですか?

Treesearch はシンクロトロン科学を使って森林材料の秘密をどのように研究しているか

私はモントリオールのマギル大学で物理学の学士号を取得し、米国のウィスコンシン大学マディソン校で材料科学と工学の博士号を取得しました。 私の博士課程プロジェクトは、イットリウム・バリウム・銅酸化物の粒界の超電導特性を作製、分析、測定することでした。 その後、カリフォルニアで博士研究員および研究員として働き、その後カナダに戻りました。 これにより、さまざまなツールや測定技術を使用したり、機器のトラブルシューティングを経験したりすることができました。

仕事で一番楽しいことは何ですか?

WATLab で働く上で最も興味深い点は、ユーザーが取り組んでいるさまざまなプロジェクトがあることです。 新しいデータセット内のアーティファクトを研究する (またはそうでない) ことは常に困難です。 私は、当社のツールについて、またこれらのツールを多くの学術分野に応用する方法について多くのことを学びました。 ユーザーに教えたり、コミュニケーションしたりすることも、私が WATLab にいる間に培った重要なスキルです。

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• 情報源： https://physicsworld.com/a/materials-characterization-and-fabrication-centre-serves-academia-and-industry/