Centres Científics i Tecnològics UB

Notícies

31.05.2023

El primer equipament que combina XPS, UPS i LEIPS de l’Estat Espanyol s’ubicarà als CCiTUB

Els CCiTUB disposaran d’un nou Espectroscopi de Fotoelectrons amb Escaneig (ESFOSCAN), gràcies a la concessió de l’ajut EQC2021-006905-P del ‘Programa Estatal de Generación de Conocimiento y Fortalecimiento Científico y Tecnológico del Sistema I+D+i y del Programa Estatal de I+D+i Orientado a los Retos de la Sociedad’, per part del ‘Ministerio de Ciencia e Innovación’, dotat amb un finançament de 1.251.000 euros.

El nou equip, basat en el model PHI VersaProbe 4 Scanning XPS Microprobe de Physical Electronics (ULVAC-PHI), és el primer de les seves característiques a l’Estat Espanyol i un dels primers a Europa i al món.

Aquest nou equip es troba ja a l’edifici dels CCiTUB per ser instal·lat en els propers dies al laboratori d’Anàlisi de Superfícies, que compta com a responsable amb el Dr. Lorenzo Calvo. L’ESFOSCAN, que substitueix i millora ostensiblement l’antic equipament del laboratori, estarà obert a tota la comunitat científica a partir del mes de setembre. Els usuaris podran gaudir al mateix edifici d’altres infraestructures científiques que permeten l’estudi complementari dels materials i les seves superfícies com son la Difracció de raigs X, l’espectroscòpia RAMAN i infraroja, la microsonda electrònica, o les microscòpies TEM, SEM i AFM.

Característiques de l’ESFOSCAN: més ràpid, precís i complert

L’ESFOSCAN permet fer mesures XPS (espectroscòpia de fotoelectrons per raigs X), UPS (espectroscòpia de fotoelectrons per ultraviolat) i LEIPS (espectroscòpia per fotoemissió inversa amb electrons de baixa energia).

Aquest equipament està equipat amb una sonda de raigs X que pot microenfocar i escanejar la mostra, combinant mesures molt resoltes en àrea que inclouen imatges d’electrons secundaris, amb nanomesures respecte l’eix de profunditat. Aquest procés es duu a terme amb una gran rapidesa de mesura gracies a les tecnologies d’adquisició de dades més avançades del mercat (lents d'entrada d'analitzador d'alta transmissió).

A més d’aquest revolucionari sistema, l’equipament compta amb una sèrie de característiques que augmenten la versatilitat del mateix en comparació a l’equipament anterior, i que situen l’ESFOSCAN com a l’equipament de referència europeu en el marc de l'anàlisi fisicoquímic de superfícies, interfícies i estructures multicapa on destaquen:

• 3 canons de decapatges diferents (argó monoatòmic, molècules de ful·lerè C60 i clústers d’argó) per poder fer perfils de profunditat en tots tipus de mostres (orgàniques, inorgàniques o mixtes) sense dany químic i així poder obtenir dades d'entorn químic a curt abast a diferents profunditats del material.
• Neutralització dual (carregues positives i negatives) per poder estudiar materials aïllants i que es carreguen de forma diferent a diverses profunditats.
• Rotació e inclinació compucèntrica Zalar per optimitzar les mesures de les interfícies.
• Modes d’acceptació d’angles baixos i software d’anàlisi específic per l’anàlisi d’espessors de capes ultra fines de l’orde del nanòmetre.
• Platina amb escalfament i refredament (de -120°C a 500°C) i 4 contactes elèctrics per poder fer experiments amb variació de temperatura i de voltatge in situ durant les mesures.

Aplicacions de la tecnologia

L’ESFOSCAN permet realitzar anàlisis químiques qualitatives i quantitatives de les superfícies de mostres sòlides a escala nanomètrica (analitzant una profunditat de només 5 nm) i a escala micromètrica pel que fa a la resolució lateral (àrea de mesura). L'equip durant l'anàlisi pot determinar també la concentració de tots els elements químics , a excepció de l'H i He, amb límits de detecció d'un 0,1% atòmic elemental, i avaluant l'entorn químic a curt abast (tipus d'enllaç químic) d'aquests elements. També es poden fer perfils químics de profunditat per estudiar interfícies i estructures multicapa.

D’altra banda, el fet de combinar les tècniques UPS i LEIPS amb un mateix punt d’una mostra sense haver de moure-la, dona dades del principals paràmetres per conèixer l’estructura de bandes d’aquestes superfícies e interfícies (com mesures de la banda prohibida: HOMO, LUMO, afinitat electrònica, energia de ionització, bandgap i funció treball).

Tot això és essencial en camps com les ciències i tecnologies de materials, les ciències i tecnologies químiques, les ciències físiques, la nanotecnologia i la fotònica. Les possibilitats d'estudi que obren totes les característiques de l'ESFOSCAN contribuiran a l'avenç de la investigació frontera en múltiples camps com són els dels aliatges metàl·lics, els materials ceràmics, els polímers i els plàstics, recobriments, implants dentals, materials compostos, semiconductors, compostos inorgànics i orgànics, identificació de contaminants superficials, química interficial, catàlisi, energia, absorció de fàrmacs, dispositius microelectrònics, sensors, corrosió, funcionalització de superfícies, capes fines, metal·lúrgia, materials nanoestructurats o estudis d'obres d'art.

Finançament estatal i europeu

Aquest contracte està finançat pel Mecanisme de Recuperació i Resiliència de la Unió Europea, establert pel reglament (UE) 2020/2094 del Consell, de 14 de desembre de 2020, pel que s’estableix un instrument de Recuperació de la Unió Europea per recolzar la recuperació de després de la crisi de la COVID.19, i regulat segons el Reglament (UE) 2021/241 del Parlament Europeu i del Consell de 12 de Febrer de 2021 pel que s’estableix el Mecanisme de Recuperació i Resiliència.

La sol·licitud de finançament ha comptat amb el suport d’investigadors referents en les seves àrees de coneixement en institucions públiques (universitats i instituts de recerca), grups d’investigació consolidats i fundacions i empreses privades.