Центр визначення характеристик і виготовлення матеріалів обслуговує наукові та промислові кола – Physics World

Чи можете ви коротко описати WATLab, його основні інструменти та те, що ви надаєте користувачам основні інструменти та що ви надаєте користувачам

WATLab — це багатокористувацька метрологічна установа на факультеті хімії Університету Ватерлоо. Він був заснований у 2000 році професором Камом Тонг Леунгом, і його першими двома інструментами були польовий емісійний мікроскоп Leo 1530 та прилад рентгенівської фотоелектронної спектроскопії (XPS) VG EscaLab. Сьогодні інструменти, які найчастіше використовують, включають скануючі електронні мікроскопи (SEM), XPS, просвічуючий електронний мікроскоп високої роздільної здатності (HRTEM), системи електронно- та іонно-променевої літографії (поставляються Raith), мас-спектрометрію вторинних іонів (SIMS), а також атомно-силова мікроскопія, дифракція рентгенівських променів і спектроскопія комбінаційного розсіювання та зображення. У нас також є більш спеціалізовані інструменти, такі як гелієво-іонний мікроскоп Zeiss і візуалізаційний мікроскоп Thermo VG Auger, повний список яких доступний на нашому веб-сайті, watlabs.com.

Як користувачі взаємодіють з WATLab? Вони приходять, щоб скористатися обладнанням, чи надсилають вам свої зразки?

Під час пандемії COVID-19 ми перейшли на дистанційне обслуговування. Однак тепер ми повернулися до нашого звичайного поєднання метрології, що управляється користувачами (переважно SEM) і метрології послуг оператора. Навчання було значною частиною початкового мандату наших фінансових агентств, і ми пропонуємо короткі навчальні заняття щодо безпечного та ефективного використання деяких інструментів. Більшість проектів також передбачає обговорення з користувачами того, як інтерпретувати їхні результати та зрозуміти обмеження даних. Однак значна частина нашого фінансування здійснюється за моделлю «плата за послуги», тому широкі обговорення та використання користувачами наших більш складних і дорогих інструментів просто нерентабельні.

Чи можете ви дати нам уявлення про вашу базу користувачів в університеті – з яких відділів приходять користувачі?

Більшість наших користувачів — студенти та викладачі Університету Ватерлоо та місцеві технологічні компанії. Ми також допомагаємо дослідникам з університетів і компаній на ранній стадії розвитку з усієї Канади та США. Більшість наших інструментів і досвіду пов’язані з неорганічними матеріалами, такими як метали, кераміка, напівпровідники, хоча ми реалізували кілька проектів у галузі полімерів і наук про життя. Наша база користувачів у Waterloo охоплює хімію, фізику, науки про землю та навколишнє середовище. Ми також працюємо з людьми з інженерних факультетів, включаючи механічні, хімічні, цивільні та проектування систем, і ми виконуємо випадкові проекти з людьми з інших факультетів університету.

Які найпопулярніші послуги ви пропонуєте?

Наші найпопулярніші інструменти – скануючі електронні мікроскопи з емісійним полем і енергодисперсійною рентгенівською спектроскопією (SEM/EDS). У нанонауці здатність легко спостерігати та аналізувати матеріали в масштабі десятків нанометрів є однією з причин того, що ця сфера настільки розширилася за останні роки.   

Після цього інструмент VG-ESCALab XPS є частиною обладнання, яке найбільше захищають наші користувачі.  XPS є потужним інструментом для аналізу валентного стану різних сполук. Наприклад, графіт має вуглецеві зв’язки з гібридизацією sp2 і гібридизацією алмазу sp3. Ці різні зв’язувальні структури можна спостерігати в XPS як зміщення піку кінетичної енергії вуглецю. Ще однією перевагою XPS є його надзвичайна поверхнева чутливість. XPS зазвичай досліджує лише один або два нанометри поверхні зразка без будь-яких шумів від підкладки. Це дозволяє точно аналізувати тонкоплівкові матеріали.

Чи можете ви навести кілька прикладів деяких помітних наукових досліджень і промислових робіт, які були виконані в WATLab?

На місцевому рівні ми допомагали з усуненням несправностей у виробництві та відновленням навколишнього середовища. Один із викладачів наук про Землю мав проект, який шукав наявність і форму миш’яку в ґрунті поблизу шахти. Ми переглянули велику кількість зразків тонкого зрізу за допомогою SEM, щоб знайти важкі осаджені мінерали миш’яку, і оцінили їх за допомогою EDS та XPS, щоб визначити, чи є сполуки миш’яку  були інертними або екологічно активними.   

Старіший проект BlackBerry із Ватерлоо полягав у оцінці матеріалів у їхньому ланцюзі поставок на наявність шестивалентного хрому, який є канцерогенним і забороненим у Європейському Союзі.  Оскільки різні валентності хрому зазвичай використовуються в пігментах, і лише шестивалентний хром є небезпечним, ESCALab використовувався для визначення стану зв’язку хрому в матеріалах.

Нещодавно місцева нова компанія розробила новий процес виробництва розплавлених полімерних волокон із довшими та тоншими волокнами для різноманітних застосувань, включаючи підгузки, серветки та фільтри. Потім з’явився COVID-19, тому компанія зосередилася на застосуванні фільтрів. Більш тонкі волокна дозволяють видаляти менші частинки з меншим перепадом тиску на фільтрі, що підвищує ефективність. Ми використали SEM для зображення волоконних матеріалів, виготовлених у різних умовах, щоб визначити, які фактори були оптимальними.

Яку кар’єру ви зробили для роботи в WATLab?

Як Treesearch вивчає секрети лісових матеріалів за допомогою синхротронної науки

Я здобув ступінь бакалавра з фізики в Університеті Макгілла в Монреалі та отримав ступінь доктора філософії з матеріалознавства та інженерії в Університеті Вісконсіна-Медісон у США. Мій кандидатський проект полягав у виготовленні, аналізі та вимірюванні надпровідних властивостей границь зерен оксиду ітрію, барію, міді. Після цього я працював аспірантом і дослідником у Каліфорнії, а потім повернувся до Канади. Це дало мені досвід роботи з різноманітними інструментами та методами вимірювання, а також досвід усунення несправностей обладнання.

Що вам найбільше подобається у вашій роботі?

Найцікавішим у роботі в WATLab є різноманітність різноманітних проектів, над якими працюють наші користувачі. Вивчати артефакти (чи ні!) у новому наборі даних завжди складно. Я багато дізнався про наші інструменти та про те, як застосовувати ці інструменти в багатьох наукових сферах. Навчання та спілкування з користувачами – це інші важливі навички, які я розвинув у WATLab.

• Розповсюдження контенту та PR на основі SEO. Отримайте посилення сьогодні.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Додайте собі сили. Доступ тут.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Розширення знань. Доступ тут.
• ПлатонЕСГ. Автомобільні / електромобілі, вуглець, CleanTech, Енергія, Навколишнє середовище, Сонячна, Поводження з відходами. Доступ тут.
• BlockOffsets. Модернізація екологічної компенсаційної власності. Доступ тут.
• джерело: https://physicsworld.com/a/materials-characterization-and-fabrication-centre-serves-academia-and-industry/