Materiaalkarakterisering en fabricagecentrum bedient de academische wereld en de industrie - Physics World

Kunt u een korte beschrijving geven van WATLab, de belangrijkste instrumenten ervan en wat u aan gebruikers biedt? Belangrijkste instrumenten en wat u aan gebruikers biedt?

WATLab is een metrologiefaciliteit voor meerdere gebruikers binnen de afdeling Scheikunde van de Universiteit van Waterloo. Het werd in 2000 opgericht door professor Kam Tong Leung en de eerste twee instrumenten waren een Leo 1530 veldemissiemicroscoop en een VG EscaLab röntgenfoto-elektronenspectroscopie (XPS) -instrument. Tegenwoordig zijn de meest gebruikte instrumenten onder meer scanning-elektronenmicroscopen (SEM's), XPS, een transmissie-elektronenmicroscoop met hoge resolutie (HRTEM), elektronen- en ionenbundellithografiesystemen (geleverd door Raith), secundaire ionenmassaspectrometrie (SIMS), evenals atoomkrachtmicroscopie, röntgendiffractie en Raman en beeldvormende spectroscopie. We hebben ook meer gespecialiseerde hulpmiddelen, zoals een Zeiss-heliumionenmicroscoop en een Thermo VG Auger-beeldmicroscoop, waarvan de volledige lijst beschikbaar is op onze website. watlabs.com.

Hoe gaan gebruikers om met WATLab? Komen ze langs om de apparatuur te gebruiken, of sturen ze hun monsters naar u?

Tijdens de COVID-19-pandemie zijn we overgestapt op service op afstand. We zijn nu echter teruggegaan naar onze gebruikelijke mix van door de gebruiker bediende (voornamelijk SEM) en operatorservicemetrologie. Educatie maakte een groot deel uit van het oorspronkelijke mandaat van onze financieringsinstanties, en we bieden korte trainingslessen aan over het veilig en effectief gebruiken van sommige van de tools. Bij de meeste projecten zijn ook discussies met de gebruikers betrokken over hoe ze hun resultaten moeten interpreteren en hoe ze de beperkingen van de gegevens kunnen begrijpen. Een groot deel van onze financiering vindt echter plaats op basis van een 'fee-for-service'-model, dus uitgebreide discussies en gebruikersbediening van onze complexere en duurdere tools zijn simpelweg niet kosteneffectief.

Kunt u ons een idee geven van uw gebruikersbestand op de universiteit – van welke afdelingen komen gebruikers?

De meeste van onze gebruikers zijn studenten en docenten aan de Universiteit van Waterloo, en lokale technologiebedrijven. We assisteren ook onderzoekers van universiteiten en beginnende bedrijven uit heel Canada en de VS. De meeste van onze tools en expertise hebben betrekking op anorganische materialen zoals metalen, keramiek en halfgeleiders, hoewel we verschillende polymeer- en levenswetenschappenprojecten hebben uitgevoerd. Onze gebruikersbasis bij Waterloo omvat scheikunde, natuurkunde, aard- en milieuwetenschappen. We werken ook samen met mensen op technische afdelingen, waaronder mechanische, chemische, civiele en systeemontwerptechniek – en we doen af ​​en toe projecten met mensen van andere universitaire afdelingen.

Wat zijn enkele van de meest populaire diensten die u aanbiedt?

Onze meest populaire instrumenten zijn de veldemissie-scanning-elektronenmicroscopen met energiedispersieve röntgenspectroscopie (SEM/EDS). In de nanowetenschappen is het vermogen om materialen op een schaal van tientallen nanometers gemakkelijk te observeren en analyseren een van de redenen dat het vakgebied de afgelopen jaren zo sterk is uitgebreid.   

Daarna is de VG-ESCALab XPS-tool het apparaat dat het meest gereserveerd is door onze gebruikers.  XPS is een krachtig hulpmiddel voor het analyseren van de valentietoestand van verschillende verbindingen. Grafiet heeft bijvoorbeeld koolstofbindingen met sp2-hybridisatie en diamant-sp3-hybridisatie. Deze verschillende bindingsstructuren kunnen in de XPS worden waargenomen als een verschuiving in de kinetische energiepiek van koolstof. Een ander voordeel van XPS is de extreme oppervlaktegevoeligheid. XPS tast normaal gesproken slechts één of twee nanometer van het monsteroppervlak af, zonder enige ruis van het onderliggende substraat. Hierdoor kan men dunne-filmmaterialen nauwkeurig analyseren.

Kun je een paar voorbeelden geven van opmerkelijk wetenschappelijk onderzoek en industrieel werk dat bij WATLab is gedaan?

Lokaal hebben we geholpen bij het oplossen van fabricageproblemen en het herstellen van de omgeving. Eén lid van de faculteit Aardwetenschappen had een project waarbij werd gezocht naar de aanwezigheid en vorm van arseen in de bodem nabij een mijnsite. We hebben met de SEM een groot aantal dunne sectiemonsters doorgenomen om de zwaar neergeslagen arseenmineralen te vinden, en deze geëvalueerd met EDS en XPS om te bepalen of de arseenverbindingen  waren inert of ecologisch actief.   

Een ouder project voor het in Waterloo gevestigde BlackBerry was het evalueren van materialen in hun toeleveringsketen op de aanwezigheid van zeswaardig chroom, dat kankerverwekkend is en in de Europese Unie verboden is.  Omdat verschillende valenties van chroom vaak in pigmenten worden gebruikt en alleen zeswaardig chroom gevaarlijk is, werd het ESCALab gebruikt om de chroombindingstoestand in materialen te bepalen.

Meer recentelijk heeft een lokaal startend bedrijf een nieuw proces ontwikkeld voor het vervaardigen van smeltgeblazen polymeervezels met langere en fijnere vezels voor verschillende toepassingen, waaronder luiers, doekjes en filters. Toen COVID-19 de kop opstak, richtte het bedrijf zich op de filtertoepassing. Dunnere vezels zorgen ervoor dat kleinere deeltjes kunnen worden verwijderd met een kleinere drukval over het filter, wat de efficiëntie verbetert. We hebben de SEM gebruikt om hun vezelmaterialen, gemaakt onder verschillende omstandigheden, in beeld te brengen, om te bepalen welke factoren optimaal waren.

Welk carrièrepad heb je gevolgd om bij WATLab te gaan werken?

Hoe Treesearch de geheimen van bosmateriaal bestudeert met synchrotronwetenschap

Ik heb een bachelordiploma natuurkunde behaald aan de McGill University in Montreal, en een doctoraat in materiaalkunde en techniek aan de Universiteit van Wisconsin-Madison in de VS. Mijn PhD-project was het fabriceren, analyseren en meten van de supergeleidende eigenschappen van yttrium-barium-koperoxide-korrelgrenzen. Daarna werkte ik als postdoc en onderzoeker in Californië, voordat ik terugkeerde naar Canada. Hierdoor heb ik ervaring opgedaan met een verscheidenheid aan instrumenten en meettechnieken, evenals ervaring met het oplossen van problemen.

Wat vind je het leukste aan je werk?

Het meest interessante aan werken bij WATLab is de verscheidenheid aan verschillende projecten waar onze gebruikers aan werken. Het bestuderen van artefacten (of niet!) in een nieuwe dataset is altijd een uitdaging. Ik heb veel geleerd over onze tools, en over hoe je deze tools op een aantal academische gebieden kunt toepassen. Lesgeven en communiceren met gebruikers zijn andere belangrijke vaardigheden die ik heb ontwikkeld tijdens het WATLab.

• Door SEO aangedreven content en PR-distributie. Word vandaag nog versterkt.
• PlatoData.Network Verticale generatieve AI. Versterk jezelf. Toegang hier.
• PlatoAiStream. Web3-intelligentie. Kennis versterkt. Toegang hier.
• PlatoESG. Automotive / EV's, carbon, CleanTech, Energie, Milieu, Zonne, Afvalbeheer. Toegang hier.
• BlockOffsets. Eigendom voor milieucompensatie moderniseren. Toegang hier.
• Bron: https://physicsworld.com/a/materials-characterization-and-fabrication-centre-serves-academia-and-industry/