Center za karakterizacijo in izdelavo materialov služi akademskim krogom in industriji – Physics World

Ali lahko na kratko opišete WATLab, njegove glavne instrumente in kaj nudite uporabnikom? Glavni instrumenti in kaj nudite uporabnikom

WATLab je večuporabniški meroslovni objekt na Oddelku za kemijo Univerze Waterloo. Leta 2000 ga je ustanovil profesor Kam Tong Leung in njegova prva dva instrumenta sta bila poljski emisijski mikroskop Leo 1530 in orodje za rentgensko fotoelektronsko spektroskopijo VG EscaLab (XPS). Danes najpogosteje dostopni instrumenti vključujejo vrstične elektronske mikroskope (SEM), XPS, transmisijski elektronski mikroskop visoke ločljivosti (HRTEM), sisteme za litografijo z elektronskim in ionskim žarkom (ki jih dobavlja Raith), sekundarno ionsko masno spektrometrijo (SIMS), kot tudi mikroskopija na atomsko silo, rentgenska difrakcija ter ramanska in slikovna spektroskopija. Imamo tudi bolj specializirana orodja, kot sta helijev ionski mikroskop Zeiss in slikovni mikroskop Thermo VG Auger, celoten seznam pa je na voljo na naši spletni strani, watlabs.com.

Kako uporabniki komunicirajo z WATLab? Ali pridejo, da bi uporabili opremo, ali vam pošljejo svoje vzorce?

Med pandemijo COVID-19 smo se preusmerili na storitve na daljavo. Vendar smo se zdaj vrnili k naši običajni mešanici meroslovja, ki ga upravlja uporabnik (predvsem SEM), in meroslovje operaterskih storitev. Izobraževanje je bilo velik del prvotnega mandata naših agencij za financiranje in ponujamo kratke tečaje usposabljanja o varni in učinkoviti uporabi nekaterih orodij. Večina projektov vključuje tudi razprave z uporabniki o tem, kako interpretirati njihove rezultate in razumeti omejitve podatkov. Vendar je velik del našega financiranja zasnovan na modelu plačila za storitev, zato obsežne razprave in uporabniško upravljanje naših bolj zapletenih in dragih orodij preprosto niso stroškovno učinkoviti.

Nam lahko predstavite svojo bazo uporabnikov na univerzi – iz katerih oddelkov prihajajo uporabniki?

Večina naših uporabnikov je študentov in profesorjev na Univerzi Waterloo ter lokalnih tehnoloških podjetij. Pomagamo tudi raziskovalcem z univerz in podjetij v zgodnji fazi iz vse Kanade in ZDA. Večina naših orodij in strokovnega znanja je povezanih z anorganskimi materiali, kot so kovine, keramika, polprevodniki, čeprav smo izvedli več polimernih in bioloških projektov. Naša baza uporabnikov v Waterlooju obsega kemijo, fiziko, vede o zemlji in okolju. Sodelujemo tudi z ljudmi na inženirskih oddelkih, vključno s strojnim, kemijskim, gradbenim in sistemskim inženiringom – in izvajamo občasne projekte z ljudmi z drugih univerzitetnih oddelkov.

Katere so nekatere izmed najbolj priljubljenih storitev, ki jih ponujate?

Naša najbolj priljubljena orodja so vrstični elektronski mikroskopi z emisijami polja z energijsko disperzijsko rentgensko spektroskopijo (SEM/EDS). V nanoznanosti je zmožnost enostavnega opazovanja in analiziranja materialov na lestvici dolžine desetin nanometra eden od razlogov, da se je področje v zadnjih letih tako razširilo.   

Po tem je orodje VG-ESCALab XPS del opreme, ki ga naši uporabniki najbolj rezervirajo.  XPS je močno orodje za analizo valenčnega stanja različnih spojin. Na primer, grafit ima ogljikove vezi s hibridizacijo sp2 in hibridizacijo diamanta sp3. Te različne vezne strukture je mogoče opaziti v XPS kot premik vrha kinetične energije ogljika. Druga prednost XPS je njegova izjemna površinska občutljivost. XPS običajno preiskuje samo en ali dva nanometra površine vzorca, brez kakršnega koli hrupa iz spodnje podlage. To omogoča natančno analizo tankoslojnih materialov.

Ali lahko navedete nekaj primerov pomembnega znanstvenega raziskovanja in industrijskega dela, ki je bilo opravljeno v WATLabu?

Lokalno smo pomagali pri odpravljanju težav pri izdelavi in ​​sanaciji okolja. En član fakultete za znanosti o Zemlji je imel projekt, ki je iskal prisotnost in obliko arzena v tleh v bližini rudarskega mesta. S SEM smo pregledali veliko število vzorcev tankih rezov, da bi našli močno oborjene arzenove minerale, in jih ovrednotili z EDS in XPS, da bi ugotovili, ali arzenove spojine  bili inertni ali okoljsko aktivni.   

Starejši projekt za BlackBerry s sedežem v Waterlooju je bil oceniti materiale v njihovi dobavni verigi glede prisotnosti šestvalentnega kroma, ki je rakotvoren in prepovedan v Evropski uniji.  Ker se v pigmentih običajno uporabljajo različne valence kroma in je samo šestvalentni krom nevaren, je bil za določitev veznega stanja kroma v materialih uporabljen ESCALab.

Pred kratkim je lokalno novoustanovljeno podjetje razvilo nov postopek za izdelavo polimernih vlaken, pihanih iz taline, z daljšimi in finimi vlakni za različne namene, vključno s plenicami, robčki in filtri. Potem se je pojavil COVID-19, zato se je podjetje osredotočilo na aplikacijo filtrov. Tanjša vlakna omogočajo odstranjevanje manjših delcev z manjšim padcem tlaka skozi filter, kar izboljša učinkovitost. Uporabili smo SEM za slikanje njihovih vlaknatih materialov, izdelanih v različnih pogojih, da bi ugotovili, kateri dejavniki so bili optimalni.

Kakšni poklicni poti ste sledili za delo v WATLabu?

Kako Treesearch proučuje skrivnosti gozdnih materialov s sinhrotronsko znanostjo

Dodiplomski študij fizike sem opravil na univerzi McGill v Montrealu in doktoriral iz znanosti o materialih in inženiringa na univerzi Wisconsin-Madison v ZDA. Moj doktorski projekt je bil izdelava, analiza in merjenje superprevodnih lastnosti meja zrn itrijevega barijevega bakrovega oksida. Po tem sem delal kot podoktorski in raziskovalni znanstvenik v Kaliforniji, preden sem se vrnil v Kanado. To mi je dalo izkušnje z različnimi orodji in merilnimi tehnikami, pa tudi izkušnje z opremo za odpravljanje težav.

Kaj vas pri vašem delu najbolj veseli?

Najbolj zanimiva stvar pri delu v WATLabu je raznolikost različnih projektov, na katerih delajo naši uporabniki. Preučevanje artefaktov (ali ne!) v novem naboru podatkov je vedno izziv. Veliko sem se naučil o naših orodjih in o tem, kako ta orodja uporabiti na številnih akademskih področjih. Poučevanje in komuniciranje z uporabniki sta drugi pomembni veščini, ki sem ju razvil v WATLabu.

• Distribucija vsebine in PR s pomočjo SEO. Okrepite se še danes.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Opolnomočite se. Dostopite tukaj.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Razširjeno znanje. Dostopite tukaj.
• PlatoESG. Avtomobili/EV, Ogljik, CleanTech, Energija, Okolje, sončna energija, Ravnanje z odpadki. Dostopite tukaj.
• BlockOffsets. Posodobitev okoljskega offset lastništva. Dostopite tukaj.
• vir: https://physicsworld.com/a/materials-characterization-and-fabrication-centre-serves-academia-and-industry/