Mirar con precisión atómica puede ser crucial para un investigador de materiales, sin importar si quiere estudiar células solares orgánicas, cemento o circuitos ópticos. Por lo tanto, los microscopios que usan electrones en lugar de luz son la herramienta de elección, para materiales robustosal menos. Sin embargo, los materiales sensibles se dañan por la iluminación con electrones ricos en energía. En el Instituto de Tecnología de Karlsruhe KIT, un microscopio electrónico ha comenzado a funcionar y alcanza una alta resolución con electrones "blandos".
"El nuevo microscopio electrónico multifuncional complementa los instrumentos existentes en KIT y abre nuevos horizontes de investigación", dice el profesor Dagmar Gerthsen, Jefe del Laboratorio de Microscopía Electrónica LEM de KIT. "El nuevo microscopio combina varias herramientas en un instrumento yse puede utilizar para obtener información complementaria sobre una muestra en unos pocos pasos de trabajo ".
Por lo general, la resolución de los microscopios electrónicos mejora al aumentar la energía de los electrones. Sin embargo, como resultado, los electrones pueden modificar o incluso destruir estructuras en la muestra a investigar. El nuevo microscopio utiliza electrones de energía comparablemente baja de aproximadamente30 keV y puede funcionar como un microscopio electrónico de barrido SEM o un microscopio electrónico de transmisión de barrido STEM. Por lo tanto, es adecuado para estudiar tanto la estructura dentro de una muestra como su topografía de superficie. La resolución nominal del instrumento es aproximadamente0.3 a 0.6 nm STEM y SEM, respectivamente, que corresponde a radios atómicos de 3 a 6. De esta manera, las propiedades estructurales en los materiales se pueden caracterizar y correlacionar con propiedades funcionales importantes para mejorar o comprender las funciones principales, como eleficiencia de las células solares, actividad química de los catalizadores o posibles impactos toxicológicos de las nanopartículas en las células biológicas.
El microscopio permite la investigación simultánea de muestras con diferentes detectores. "Esto proporciona nuevos grados de libertad en nuestra investigación, que nos ayudan más que solo la resolución", explica el Dr. Erich Müller de LEM en KIT. Diversas interacciones de los electronescon la muestra se utilizan para proporcionar a los expertos nuevos hallazgos relacionados con las propiedades de superficie o volumen de la muestra. Mediante el análisis de rayos X, también se puede determinar la composición química de las muestras. Una cámara especial para obtener imágenes de los electrones difractados transmitidos o retrodispersados permite conclusionespara ser dibujado con respecto a la estructura cristalina del material estudiado. "Con un solo instrumento, ahora podemos determinar las propiedades químicas y físicas de las muestras de manera mucho más exhaustiva y se nos da una idea de la estructura atómica". En los últimos años, los científicosde LEM configuró el nuevo microscopio junto con el fabricante FEI. Ahora es el primer instrumento de este tipo entregado en todo el mundo.
Una herramienta de fresado integrada abre opciones de investigación adicionales para el nanomundo: un haz de iones enfocado, FIB para abreviar, puede cavar zanjas de tamaño nanométrico en la muestra y, por lo tanto, descubrir capas "ocultas" debajo de la superficie de la muestra. En puntos interesantes, las secciones transversales se pueden producir con alta precisión. La combinación de SEM o STEM de alta resolución con FIB y análisis químico en un instrumento hace que el nuevo microscopio sea una tecnología clave para la investigación fundamental y aplicada para estudiar los efectos de las estructuras a nanoescala en las propiedades del material.
El Laboratorio de Microscopía Electrónica de KIT ejecuta proyectos de investigación propios, pero también ofrece servicios de microscopía electrónica a clientes de la industria y la investigación. Opera una gama de nueve microscopios electrónicos que ofrecen una visión óptima para una variedad de problemas. El buque insignia es un FEITitán con una resolución de hasta 0.07 nm. Las actividades de investigación se centran en las áreas de física de estado sólido, ciencias de los materiales, nanotecnología, química y biología. Otra actividad principal es el desarrollo de métodos para microscopía electrónica y óptica electrónica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Karlsruhe . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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