El laboratorio MIT.nano ha incorporado un nuevo instrumento de difracción de rayos X (XRD) a su conjunto de herramientas de caracterización, lo que amplía las capacidades de los usuarios para analizar materiales a nivel nanoscópico. Aunque existen varios sistemas XRD en el campus del MIT, el nuevo dispositivo, conocido como Bruker D8 Discover Plus, se distingue por contar con una fuente de rayos X de cobre microfocal de alta brillantez, ideal para medir áreas pequeñas en muestras de películas delgadas mediante un detector de gran área.
Este sistema se encuentra en la instalación experimental compartida (SEF) de difracción e imagenología por rayos X dentro de Characterization.nano, donde la instrumentación avanzada permite a los investigadores "ver dentro" de los materiales a escalas muy reducidas. Los científicos e ingenieros pueden examinar superficies, capas y estructuras internas sin dañar el material, generando imágenes 3D detalladas que mapean la composición y organización. La información obtenida respalda investigaciones sobre materiales para aplicaciones que van desde la electrónica y el almacenamiento de energía hasta la atención médica y la nanotecnología.
Nuevas oportunidades en investigación
“El instrumento Bruker es una adición importante a MIT.nano que ayudará a los investigadores a obtener información sobre la estructura y propiedades de sus materiales”, afirma Charlie Settens, especialista en investigación y gerente de operaciones en la SEF de difracción e imagenología por rayos X. “Aporta capacidades de difracción de alto rendimiento a nuestro laboratorio, apoyando desde la identificación rutinaria de fases hasta análisis microestructurales complejos de películas delgadas y estudios a altas temperaturas”.
¿Qué es la difracción de rayos X?
La difracción de rayos X permite revelar la estructura cristalina de los materiales al medir los patrones de interferencia que se forman cuando los rayos X interactúan con planos atómicos. Estos patrones proporcionan información detallada sobre la fase cristalina del material, tamaño del grano, orientación del grano, defectos y otras propiedades estructurales.
La técnica es esencial en diversas disciplinas. Por ejemplo, los ingenieros civiles utilizan XRD para analizar componentes en mezclas de concreto y monitorear cambios en los materiales con el tiempo. Los científicos de materiales diseñan nuevas microestructuras y rastrean cómo cambian las disposiciones atómicas con diferentes combinaciones elementales. Los ingenieros eléctricos estudian el depósito cristalino en películas delgadas sobre sustratos, crucial para la fabricación de semiconductores. El nuevo difractómetro XRD del MIT.nano respaldará todas estas aplicaciones y más.
Mejoras significativas en tecnología
Sustituyendo dos sistemas más antiguos, el Bruker D8 Discover Plus introduce lo último en tecnología de difracción por rayos X al MIT.nano, junto con varias mejoras significativas para la instalación Characterization.nano. Una característica clave es su fuente microfocal de rayos X, capaz de producir rayos intensos desde un tamaño puntual pequeño —que varía entre 2 mm hasta 200 micrones—.
“Es invaluable tener la flexibilidad para medir regiones específicas de una muestra con alta intensidad y resolución espacial fina”, comenta Jordan Cox, especialista en investigación en la instalación XRD e imagenología por rayos X del MIT.nano.
Otra novedad es el uso del método in-plane XRD, que permite realizar estudios de difracción superficial en películas delgadas con orientaciones no uniformes. “In-plane XRD combina bien con muchos proyectos relacionados con películas delgadas que comienzan en el fab”, explica Settens. Después que los investigadores depositan recubrimientos finos en las instalaciones limpias del MIT.nano, pueden medir selectivamente los primeros 100 nanómetros de la superficie.
No solo se trata de recolectar patrones de difracción; el nuevo sistema incluye un potente software para análisis avanzados. Cox y Settens actualmente están capacitando a los usuarios sobre cómo operar el difractómetro así como sobre cómo analizar e interpretar los valiosos datos estructurales que proporciona.
Para más información sobre esta herramienta y otras disponibles, visita Characterization.nano.
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