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31.05.2023
El primer equipo que combina XPS, UPS y LEIPS en el Estado Español, se ubicará en los CCiTUB
Los CCiTUB contarán con un nuevo Espectroscopio de Fotoelectrones con Escaneo (ESFOSCAN), gracias a la concesión de la ayuda 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', por parte del 'Ministerio de Ciencia e Innovación', dotado con un financiamiento de 1.251.000 euros.
El nuevo equipo, basado en el modelo PHI VersaProbe 4 Scanning XPS Microprobe de Physical Electronics (ULVAC-PHI), es el primero de sus características en el Estado Español y uno de los primeros en Europa y en el mundo.
Este nuevo equipo se encuentra ya en el edificio de los CCiTUB para ser instalado en los próximos días en el laboratorio de Análisis de Superficies, que cuenta como responsable al Dr. Lorenzo Calvo. El ESFOSCAN, que reemplaza y mejora ostensiblemente el antiguo equipo del laboratorio, estará abierto a toda la comunidad científica a partir del mes de septiembre. Los usuarios podrán disfrutar en el mismo edificio de otras infraestructuras científicas que permiten el estudio complementario de los materiales y sus superficies, como la Difracción de rayos X, la espectroscopía RAMAN e infrarroja, la microsonda electrónica, o las microscopías TEM, SEM y AFM.
Características del ESFOSCAN: más rápido, preciso y completo
El ESFOSCAN permite realizar mediciones XPS (espectroscopía de fotoelectrones por rayos X), UPS (espectroscopía de fotoelectrones por ultravioleta) y LEIPS (espectroscopía por fotoemisión inversa con electrones de baja energía).
Este equipo está equipado con una sonda de rayos X que puede microenfocar y escanear la muestra, combinando medidas muy resueltas en área que incluyen imágenes de electrones secundarios, con nanomedidas respecto al eje de profundidad. Este proceso se lleva a cabo con una gran rapidez gracias a las tecnologías de adquisición de datos más avanzadas del mercado (lentes de entrada de analizador de alta transmisión).
Además de este revolucionario sistema, el equipo cuenta con una serie de características que aumentan la versatilidad del mismo en comparación con el equipo anterior, y que sitúan al ESFOSCAN como el equipo de referencia europeo en el marco del análisis fisicoquímico de superficies, interfaces y estructuras multicapa, destacando:
• 3 cañones de decapado diferentes (argón monoatómico, moléculas de fullereno C60 y cúmulos de argón) para poder hacer perfiles de profundidad en todo tipo de muestras (orgánicas, inorgánicas o mixtas) sin daño químico y así poder obtener datos del entorno químico a corto alcance a diferentes profundidades del material.• Neutralización dual (cargas positivas y negativas) para poder estudiar materiales aislantes y que se carguen de forma diferente a diversas profundidades.
• Rotación e inclinación compucéntrica Zalar para optimizar las medidas de las interfaces.
• Modos de aceptación de ángulos bajos y software de análisis específico para el análisis de espesores de capas ultrafinas del orden del nanómetro.
• Platina con calentamiento y enfriamiento (de -120°C a 500°C) y 4 contactos eléctricos para realizar experimentos con variación de temperatura y voltaje in situ durante las mediciones.
Aplicaciones de la tecnología
El ESFOSCAN permite realizar análisis químicos cualitativos y cuantitativos de las superficies de muestras sólidas a escala nanométrica (analizando una profundidad de solo 5 nm) y a escala micrométrica en cuanto a la resolución lateral (área de medición). Durante el análisis, el equipo también puede determinar la concentración de todos los elementos químicos, excepto el H y el He, con límites de detección de un 0,1% atómico elemental, y evaluar el entorno químico a corto alcance (tipo de enlace químico) de estos elementos. También se pueden realizar perfiles químicos de profundidad para estudiar interfaces y estructuras multicapa.
Por otro lado, la combinación de las técnicas UPS y LEIPS en un mismo punto de una muestra sin necesidad de moverla proporciona datos sobre los principales parámetros para conocer la estructura de bandas de estas superficies e interfaces (como medidas de la banda prohibida: HOMO, LUMO, afinidad electrónica, energía de ionización, brecha de banda y función de trabajo).
Todo esto es esencial en campos como la ciencia y tecnología de materiales, las ciencias y tecnologías químicas, las ciencias físicas, la nanotecnología y la fotónica. Las posibilidades de estudio que ofrecen todas las características del ESFOSCAN contribuirán al avance de la investigación frontera en múltiples campos, como aleaciones metálicas, materiales cerámicos, polímeros y plásticos, recubrimientos, implantes dentales, materiales compuestos, semiconductores, compuestos inorgánicos y orgánicos, identificación de contaminantes superficiales, química superficial, catálisis, energía, absorción de fármacos, dispositivos microelectrónicos, sensores, corrosión, funcionalización de superficies, capas delgadas, metalurgia, materiales nanoestructurados o estudios de obras de arte.
Financiamiento estatal y europeo
Este contrato está financiado por el Mecanismo de Recuperación y Resiliencia de la Unión Europea, establecido por el Reglamento (UE) 2020/2094 del Consejo, de 14 de diciembre de 2020, que establece un instrumento de Recuperación de la Unión Europea para apoyar la recuperación posterior a la crisis de la COVID-19, y regulado según el Reglamento (UE) 2021/241 del Parlamento Europeo y del Consejo de 12 de febrero de 2021 que establece el Mecanismo de Recuperación y Resiliencia.
La solicitud de financiamiento ha contado con el apoyo de investigadores destacados en sus áreas de conocimiento en instituciones públicas (universidades e institutos de investigación), grupos de investigación consolidados, y fundaciones y empresas privadas.