Ciencia de los materiales

Características de los materiales, como sus propiedades estructurales, mecánicas, químicas, eléctricas y magnéticas.

Nanopartículas de oro cubiertas por una capa de grafeno

El grafeno tiene el potencial de crear productos electrónicos de próxima generación: transistores, semiconductores y otros productos electrónicos más rápidos. El grafeno también se utiliza para la espectroscopia Raman mejorada de superficie (SERS), lo que aumenta la señal Raman para aplicaciones analíticas ultrasensibles.

Las nanopartículas de oro con velo de grafeno son candidatas para esta aplicación. El análisis de una muestra de este tipo es difícil mediante técnicas separadas de SEM y AFM . SEM proporciona contraste solo en nanopartículas de oro, mientras que AFM puede visualizar fácilmente el recubrimiento de grafeno, pero generalmente tiene dificultades para obtener imágenes de objetos esféricos pequeños.

Beneficios de LiteScope:

• Localización rápida y precisa de nanoestructuras individuales.
• CPEM combina las fortalezas de imagen de SEM (imagen de nanopartículas de oro) y AFM (imagen de grafeno y topografía de grupos de partículas).

Publicado por cortesía de: Martin Konecny, CEITEC BUT, Chequia

Grafeno sobre carburo de silicona (SiC)

El grafeno preparado por descomposición térmica de SiC se forma principalmente en los bordes de las terrazas de SiC. El crecimiento de grafeno es muy sensible a la temperatura durante el proceso de grabado y la calidad final de la capa puede diferir en la muestra. El enfoque AFM-in-SEM permite un análisis de calidad rápido y eficaz de la muestra.

Beneficios de LiteScope:

• Rápida identificación del área de interés en la muestra.
• Combinación del contraste de materiales SEM con evaluación topográfica AFM y resolución monocapa.
• Todo en una sola medida.



Publicado por cortesía de: Jan Kunc, MFF Reino Unido, Chequia

Análisis complejo de carburo de molibdeno Mo2C

Mo2C representa un material 2D novedoso que se puede aplicar en una multitud de tecnologías de energía limpia que se basan en la reacción de evolución del hidrógeno (HER). Los carburos de diferentes formas (p. ej., hexagonales, triangulares, rectangulares) son muy activos y estables para el HER; por lo tanto, AFM en SEM es una herramienta ideal para imágenes y análisis correlativos complejos (topografía, análisis elemental, propiedades mecánicas...) de Mo2C para mejorar sus propiedades catalíticas.

Beneficios de LiteScope:

• AFM-in-SEM permite imágenes y análisis correlativos complejos
• SEM-EDX: contraste de materiales y análisis elemental
• AFM: topografía y propiedades mecánicas de los materiales
• CPEM correlaciona con precisión los datos AFM y SEM elegidos
• Localización precisa y rápida de nanoestructuras.

Publicado por cortesía de: Prof. Zdeněk Sofer, UCT Praga, Chequia

Grafeno sobre lámina de Cu

En esta aplicación, el grafeno sirve como capa protectora de la superficie. La lámina de cobre debajo del grafeno está protegida contra la oxidación y sus estructuras superficiales se conservan, a diferencia del entorno de las escamas de grafeno.

Beneficios de LiteScope:

• El enfoque AFM-in-SEM permite la localización rápida y precisa de una sola escama de grafeno en la muestra y su caracterización completa: CPEM puede acomodar múltiples canales tanto de AFM (p. ej., topografía) como de SEM (p. ej., electrones secundarios y electrones retrodispersados).

Copos de WSe2 sobre nanopilares de Si

La monocapa WSe2 representa un material fotovoltaico transparente con propiedades LED. Es un material ideal para dispositivos con bandas prohibidas sintonizables, lo que significa que los LED se pueden fabricar con un solo material. La forma determinada de la monocapa sobre los nanopilares forma un único emisor de fotones.

Beneficios de LiteScope:

• Localización precisa y rápida de nanoestructuras.
• El contraste SEM y la topografía AFM permiten una fácil interpretación de los datos con resolución monocapa.

Publicado por cortesía de: Veronika Hegrová, NenoVision, Chequia y Martin Konecny, CEITEC BUT, Chequia

Grafeno sobre platino

El progreso en la síntesis de grafeno de alta calidad y a gran escala es digno de elogio, sin embargo, la controlabilidad estructural y la homogeneidad de la membrana son grandes enigmas a los que se enfrentan los investigadores. La tecnología CPEM , que combina las fortalezas de AFM y SEM, representa la herramienta perfecta para el análisis in situ y la optimización del crecimiento del grafeno.

Beneficios de LiteScope:

• Localización y caracterización rápida y precisa de cristales de grafeno y sus pequeños matices superficiales.
• La vista CPEM destaca la superficie irregular del platino cubierta por grafeno, así como el contraste material entre ambos materiales.
• Responde rápidamente preguntas sobre la forma de la escama y revela la presencia de dos cristales de grafeno unidos uno cerca del otro.

Publicado con cortesía: Guido Janssen, TU Delft, Países Bajos

Acero ferrítico-austenítico

Los aceros inoxidables dúplex poseen una microestructura formada por dos fases principales: ferrita y austenita. Se utilizan en una amplia gama de aplicaciones debido a sus ventajosas propiedades.

Las altas temperaturas durante los procesos de fabricación pueden modificar el equilibrio de los elementos de aleación y provocar un deterioro drástico de la tenacidad, la resistencia a la corrosión y la soldabilidad de los aceros inoxidables dúplex. Por lo tanto, el análisis detallado de la microestructura de los aceros dúplex es esencial.

Beneficios de LiteScope:

• El enfoque AFM-in-SEM permite la localización rápida y precisa de un solo grano en la muestra y su caracterización completa, incluida la identificación de fase, la orientación cristalográfica y la medición topográfica.
• Todo en una sola medida.
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Publicado por cortesía de: Marina Knyazeva, TU Dortmund, Alemania

Nanoindetación de acero rápido M3 clase 2

En este caso, el enfoque AFM-in-SEM se amplió aún más al agregar un nanoindentador al cabezal de escaneo LiteScope. La nanoindentación representa una técnica extremadamente versátil para determinar las propiedades mecánicas de los materiales a nanoescala, como el módulo de elasticidad, los valores de dureza, la tenacidad a la fractura o la fluencia y el límite elástico. Esta técnica híbrida permitió la identificación de la fase de la muestra, la orientación precisa de la sangría y el análisis topográfico, todo en una sola medición.

Beneficios de LiteScope:

• Identificación rápida y precisa de una amplia gama de fases separadas de pequeño tamaño.
• Indentación de fases individuales con precisión nanométrica.
• Análisis de sangría preciso por AFM.

Publicado por cortesía de: C. Julia-Schmutz, CSEM SA Neuchâtel, Suiza

Propagación de grietas en acero al cromo

El comportamiento de propagación de grietas por fatiga del acero al cromo se estudió utilizando la técnica AFM-in-SEM en combinación con un haz de iones enfocado (FIB). La fisura se inició usando el FIB en la muestra de acero montada en un módulo de tracción/compresión y la propagación de la fisura fue analizada simultáneamente tanto por el AFM como por el SEM. 

Beneficios de LiteScope:

• Precisa iniciación y localización de la fisura por SEM-FIB.
• Análisis de la propagación de fisuras tras carga cíclica por ambas técnicas.
• La vista 3D CPEM permitió un análisis detallado y una mejor comprensión de los datos obtenidos.

Publicado por cortesía de: Ing. Ivo Kuběna, Ph.D.

Descomposición de solución sólida recocida W-Cr con partículas de HfO2

Las aleaciones de tungsteno representan candidatas prometedoras para reemplazar el tungsteno en las primeras aplicaciones de pared en futuras instalaciones de fusión. Dado que el tungsteno es susceptible a la oxidación a temperaturas elevadas, se agregan varios elementos formadores de óxido (cromo, titanio, silicio) al tungsteno para inducir la autopasivación.

En este documento, la aleación W-10Cr-1Hf con dispersión de partículas de óxido de hafnio se preparó mediante sinterización por chispa de plasma, en la que se descubrieron características únicas de la microestructura mediante el enfoque AFM-in-SEM.

Beneficios de LiteScope:

• Localización rápida y precisa de la región de interés. vista CPEM. 
• Visualización de diferencias entre contraste de material (SEM) y topografía (AFM).
• CPEM puede acomodar múltiples canales (por ejemplo, BSE, SE y topografía).

Publicado por cortesía de: Monika Vilemova, Instituto de Física del Plasma AS CR, República Checa