재료 특성화 및 제조 센터는 학계와 산업계에 서비스를 제공합니다 – Physics World

WATLab과 그 주요 도구에 대해 간략하게 설명하고, 사용자에게 제공하는 주요 도구와 사용자에게 제공하는 항목을 설명해 주실 수 있나요?

WATLab은 워털루 대학교 화학과의 다중 사용자 계측 시설입니다. Kam Tong Leung 교수가 2000년에 설립했으며 처음 두 장비는 Leo 1530 전계 방출 현미경과 VG EscaLab X선 광전자 분광학(XPS) 도구였습니다. 오늘날 가장 일반적으로 사용되는 장비로는 주사전자현미경(SEM), XPS, 고해상도 투과전자현미경(HRTEM), 전자 및 이온빔 리소그래피 시스템(Raith 제공), XNUMX차 이온 질량 분석기(SIMS) 등이 있습니다. 원자현미경, X선 회절, 라만 및 이미징 분광학. 또한 Zeiss 헬륨 이온 현미경 및 Thermo VG Auger 이미징 현미경과 같은 보다 전문적인 도구도 보유하고 있으며 전체 목록은 당사 웹사이트에서 확인하실 수 있습니다. watlabs.com.

사용자는 WATLab과 어떻게 상호 작용합니까? 장비를 사용하러 오나요, 아니면 샘플을 보내주나요?

코로나19 팬데믹 기간 동안 우리는 원격 서비스로 전환했습니다. 그러나 이제 우리는 사용자 운영(주로 SEM) 및 운영자 서비스 계측의 일반적인 조합으로 돌아갔습니다. 교육은 자금 지원 기관의 원래 임무에서 큰 부분을 차지했으며 일부 도구를 안전하고 효과적으로 사용하는 방법에 대한 짧은 교육 수업을 제공합니다. 대부분의 프로젝트에는 결과를 해석하고 데이터의 한계를 이해하는 방법에 대한 사용자와의 토론도 포함됩니다. 그러나 우리 자금의 대부분은 서비스별 수수료 모델이므로 더 복잡하고 값비싼 도구에 대한 광범위한 논의와 사용자 운영은 비용 효율적이지 않습니다.

대학의 사용자 기반에 대한 아이디어를 제공할 수 있습니까? 사용자는 어떤 부서에서 왔습니까?

우리 사용자의 대부분은 워털루 대학교의 학생 및 교수진과 지역 기술 회사입니다. 우리는 또한 캐나다 전역과 미국의 대학 및 초기 단계 기업의 연구원을 지원합니다. 우리가 여러 폴리머 및 생명 과학 프로젝트를 수행했지만 대부분의 도구와 전문 지식은 금속, 세라믹, 반도체와 같은 무기 재료와 관련되어 있습니다. 워털루의 사용자 기반은 화학, 물리학, 지구 및 환경 과학에 걸쳐 있습니다. 우리는 또한 기계, 화학, 토목 및 시스템 설계 엔지니어링을 포함한 엔지니어링 부서의 사람들과 협력하고 있으며, 때때로 다른 대학 부서의 사람들과 프로젝트를 수행합니다.

귀하가 제공하는 가장 인기 있는 서비스에는 어떤 것이 있습니까?

당사의 가장 널리 사용되는 도구는 에너지 분산 X선 분광법(SEM/EDS)을 갖춘 전계 방출형 주사 전자 현미경입니다. 나노과학에서는 수십 나노미터 길이의 물질을 쉽게 관찰하고 분석할 수 있는 능력이 최근 몇 년간 이 분야가 크게 확장된 이유 중 하나입니다.   

그 다음으로 VG-ESCALab XPS 도구는 사용자가 가장 많이 사용하는 장비입니다.  XPS는 다양한 화합물의 원자가 상태를 분석하는 강력한 도구입니다. 예를 들어 흑연은 sp2 혼성화와 다이아몬드 sp3 혼성화를 통해 탄소 결합을 갖습니다. 이러한 다양한 결합 구조는 XPS에서 탄소 운동 에너지 피크의 이동으로 관찰될 수 있습니다. XPS의 또 다른 장점은 극도의 표면 민감도입니다. XPS는 일반적으로 기본 기판의 노이즈 없이 샘플 표면의 XNUMX~XNUMX나노미터만 프로브합니다. 이를 통해 박막 재료를 정확하게 분석할 수 있습니다.

WATLab에서 진행된 주목할만한 과학 연구 및 산업 작업의 몇 가지 예를 들어주실 수 있나요?

현지에서는 제조 문제 해결 및 환경 개선을 지원했습니다. 한 지구과학 교수진은 광산 근처 토양에서 비소의 존재와 형태를 찾는 프로젝트를 진행했습니다. SEM으로 다수의 얇은 단면 샘플을 조사하여 무겁게 침전된 비소 광물을 찾아내고 이를 EDS와 XPS로 평가하여 비소 화합물이 존재하는지 확인했습니다.  불활성이거나 환경적으로 활동적이었습니다.   

워털루에 본사를 둔 BlackBerry의 오래된 프로젝트는 발암성이 있고 유럽 연합에서 금지된 XNUMX가 크롬이 존재하는지 공급망의 자재를 평가하는 것이었습니다.  다양한 원자가의 크롬이 안료에 일반적으로 사용되며 XNUMX가 크롬만이 위험하기 때문에 ESCALab을 사용하여 재료의 크롬 결합 상태를 확인했습니다.

최근에는 현지 신생 기업이 기저귀, 물티슈, 필터 등 다양한 용도에 사용할 수 있는 더 길고 가는 섬유로 멜트블로운 고분자 섬유를 제조하는 새로운 공정을 개발했습니다. 그러다가 코로나19가 등장하자 회사는 필터 적용에 집중했다. 섬유가 얇을수록 필터 전체의 압력 강하가 작아져 더 작은 입자를 제거할 수 있어 효율성이 향상됩니다. 우리는 SEM을 사용하여 다양한 조건에서 만들어진 섬유 재료를 이미지화하여 어떤 요인이 최적인지 결정했습니다.

WATLab에서 일하기 위해 어떤 경력을 쌓았나요?

트리서치가 싱크로트론 과학으로 산림재료의 비밀을 연구하는 방법

저는 몬트리올의 McGill University에서 물리학 학사 학위를 취득했고, 미국의 University of Wisconsin-Madison에서 재료 과학 및 공학 박사 학위를 받았습니다. 내 박사 과정 프로젝트는 이트륨 바륨 구리 산화물 입자 경계의 초전도 특성을 제작, 분석 및 측정하는 것이었습니다. 그 후 저는 캘리포니아에서 박사후 연구원 및 연구 과학자로 일한 후 캐나다로 돌아왔습니다. 이를 통해 다양한 도구와 측정 기술을 경험할 수 있을 뿐만 아니라 문제 해결 장비도 경험할 수 있었습니다.

당신의 직업에서 가장 즐거운 점은 무엇입니까?

WATLab에서 일하면서 가장 흥미로운 점은 우리 사용자들이 작업하고 있는 다양한 프로젝트입니다. 새로운 데이터 세트에서 인공물을 연구하는 것은(또는 아닙니다!) 항상 어렵습니다. 저는 우리 도구에 대해 많은 것을 배웠고 이러한 도구를 다양한 학문 분야에 적용하는 방법에 대해 배웠습니다. 사용자를 가르치고 소통하는 것은 제가 WATLab에서 개발한 또 다른 중요한 기술입니다.

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