Số điện thoại: 024 6683 9670
Đăng ký
Đăng nhập
![[Vietnamese]](/html/style/images/lang-vie.jpg){kind=small}
![[English]](/html/style/images/lang-eng.jpg){kind=small}
Phòng thử nghiệm 4D (4D LABS), Đại học Simon Fraser
4D LABS là một cơ sở chụp hình nano, chế tạo nano và LASIR phối hợp được đặt tại Burnaby, sở hữu một bộ công cụ cho phép tạo hình cấu trúc vật liệu và các thành phần với thông tin quy mô từ micro đến nano mét sử dụng chùm ion hoặc electron hội tụ. Đứng đầu bởi Nathanael Sieb, các nhà nghiên cứu tại 4D LABS ( như nhà khoa học Xin Zhang) làm việc với các khách hàng để trả lời những câu hỏi khoa học vật liệu trong thực tế. Viện nghiên cứu với sự đầu tư hơn 50 triệu đô la có một loạt các thiết bị chụp hình nano, từ kính hiển vi chùm ion và electron độ phân giải cao đến các công cụ chuẩn bị mẫu.
Sieb cho biết “nghiên cứu của chúng tôi tập trung vào các thuộc tính liên quan đến thành phần và liên quan đến cấu trúc. Nó bao gồm sàng lọc mẫu để tối ưu hóa quá trình, phát hiện vật liệu hoặc cấu trúc không bình thường, phân tích sự thất bại và kiểm soát chất lượng trong quá trình chế tạo thiết bị bán dẫn công nghiệp, học thuật và các quy trình sản xuất khác”.
Tại 4D LABS, kỹ thuật quét vi điện tử được sử dụng để đánh giá vật liệu nano cho các ứng dụng tế bào nguyên liệu
Chuẩn bị mẫu là một bước không thể thiếu trong quá trình chụp hình nano và các nhà nghiên cứu tại 4D LABS có quyền truy cập vào một loạt các công cụ để hỗ trợ. Ví dụ, lớp vàng và carbon mạ trên các mẫu không dẫn điện để tạo hình đồng thời giảm thiểu nạp điện vào mẫu không mong muốn. Bước này ngăn chặn sự biến dạng của thông tin mẫu thu được qua chùm điện tử quét. Thiết bị vi phẫu cắt các lát mỏng phù hợp cho kính hiển vi điện tử truyền qua (transmission electron microscopy - TEM), đảm bảo độ truyền qua điện tử tối ưu và các kết quả tốt nhất từ phân tích kích thước nano chi tiết. Thiết bị “ion miller” cắt các mẫu đủ mỏng cho kính hiển vi điện tử truyền qua. Máy làm sạch plasma loại bỏ ô nhiễm hữu cơ ánh sáng trên mẫu để đảm bảo độ chính xác cao hơn và hiệu quả trong thu thập dữ liệu.
4D LABS có 4 kính hiển vi điện tử quét (scanning electron microscopes - SEM) được trang bị khả năng phân tích nguyên tố và 2 trong 4 kính có công nghệ chùm ion hội tụ (FIB). Cơ sở cũng có 3 kính hiển vi điện tử truyền qua (TEM), 2 trong đó có khả năng phân tích nguyên tố.
SEM là công nghệ thường được sử dụng trong chụp hình nano. Trong SEM, một chùm eletron quét bề mặt vật liệu và tương tác với nguyên tử của nó trong khi một máy dò electron thu thập các electron thứ hai phát sinh bởi chùm tia tạo hình ảnh. Theo các chuyên gia tại 4D LABS, độ phân giải SEM tốt nhất là dưới 1nm một chút. Nếu cần thêm độ phân giải, TEM là cần thiết và thường đòi hỏi nhiều sự chuẩn bị mẫu hơn. Trong TEM, một chùm electron xuyên qua mẫu mỏng, sau đó truyền electron tạo hình ảnh chứa thông tin cấu trúc mẫu.
Ông Zhang cho biết kỹ thuật FIB có thể được sử dụng để chạm khắc vật liệu, chế tạo nano nguyên mẫu hoặc hình ảnh. Công nghệ này là hoàn hảo đối với bề mặt nhỏ và chế tạo thiết bị nguyên mẫu. FIBs có thể viết các cấu trúc cụ thể, như đường lưới và các mảng lỗ/trụ trên chất nền của nhiều vật liệu và hình dáng khác nhau. Thêm nữa, công nghệ FIB thường nâng cao khả năng của SEM bằng cách khám phá các vật liệu bên trong và cấu trúc của mẫu.
Ông Zhang giải thích: “Ví dụ, các nhà sản xuất vi chip cần hình dung bố trí cấu trúc 3D của chip để kiểm soát chất lượng hoặc tối ưu hóa thiết bị. Lát cắt FIB/SEM và công nghệ quan sát có thể dùng để cán và tạo hình vật liệu/thiết bị theo từng lớp. Nhiều hình ảnh thu được sau đó có thể được tái tạo thành khối 3D nơi vật liệu và thông tin cấu trúc có thể được lấy ra”. Hai hệ thống FIB/SEM với nguồn gallium ion và một kính hiển vi hellium ion cũng có sẵn để hoàn thành FIB.
AIMLab tại Đại học Maryland đang nghiên cứu pin in-situ sử dụng TEM
Trung tâm nano AIMLab, Đại học Maryland
Phòng thử nghiệm hiển vi và hình ảnh nâng cao (AIMLab) trước được gọi là Phòng thử nghiệm thuộc tính, quang phổ và hình ảnh nano (NISPLab), nằm trong khuôn viên trường College Park, được điều hành bởi Wenan Chiou. AIMLab là một trong ba thành phần của Trung tâm nano. Các lãnh đạo của AIMLab cho biết họ tự hào về khả năng chụp hình nano và phương tiện hiển vi điện tử cho phép gần như tất cả vật liệu đã chuẩn bị được chụp hình và phân tích tới cấp độ nguyên tử.
AIMLab có ba SEM được trang bị đầy đủ (hai trong đó có khả năng FIB) và hai TEM. Một trong hai TEM là TEM phát xạ trường độ phân giải cực cao và S/TEM (Quét kính hiển vi điện tử truyền qua). Các thiết bị hiển vi điện tử này là bắt buộc đối với vận hành chụp hình tiên tiến trong phòng thử nghiệm. Với khả năng chụp hình nano, các kính hiển vi này phù hợp với một loạt nghiên cứu trong ứng dụng kỹ thuật và khoa học vật lý bao gồm nghiên cứu sinh học vũ trụ, giống như những nghiên cứu về sự hình thành ban đầu của vỏ hành tinh.
Martha J. Helim, đại diện khoa học của Trung tâm Nano Maryland cho biết: “Điều thú vị nhất mà chúng tôi đang thực hiện là nghiên cứu pin in-situ, trong đó chúng tôi vận hành pin có cấu trúc nano dưới TEM và theo dõi chúng hoạt động (ví dụ như tạo hình quy mô phân tử in-situ của lithiation điện hóa trong silicon). Dự án này đi đầu trong nghiên cứu của chúng tôi”.
Một khả năng nữa của kính hiển vi điện tử in-situ tại AIMLab là cyro-TEM, cung cấp việc chụp hình kích thước nano tại nhiệt độ nitơ lỏng. Cùng lúc, “ultra-fast heating holders” cho phép các nhà nghiên cứu thực hiện các thí nghiệm ở nhiệt độ cao. Quá trình này cho phép Chiou và đồng nghiệp của ông xem xét việc thay đổi động lực của cấu trúc vi mô trong TEM và SEM.
Công nghệ FIB tại AIMLab sử dụng chùm tia hội tụ gallium hoặc ion khác (như xenon). Công nghệ này được sử dụng chủ yếu trong chất bán dẫn và các lĩnh vực khoa học vật liệu, cụ thể là cho việc đốt vật liệu và phân tích vị trí cụ thể. Các FIB cũng có thể được tích hợp vào hệ thống với cả hai cột chùm electron và ion, bổ sung sự linh hoạt và gắn kết trong các dự án nghiên cứu. Các FIB mới chỉ vừa được cập nhật tại AIMLab, do đó sẽ có nhiều nghiên cứu sử dụng kĩ thuật này hơn trong tương lai.
Chiou cho rằng FIB là một công cụ mạnh mẽ trong nghiên cứu kỹ thuật và khoa học hiện đại ngày nay và AIMLab có 2 trong các FIB được trang bị đầy đủ và tiên tiến nhất trên toàn quốc. Ông so sánh “FIB giống như một con dao găm Thụy Sỹ”. Nó sử dụng ion để thái/cắt vật liệu/mẫu của bạn và cũng sử dụng electron để tạo hình cấu trúc theo phút và thậm chí sửa chữa các thiết bị nano. Nó cũng có thể phân tích vi hóa học trong mẫu của bạn và trình bày dữ liệu bằng 3D”.
Chia sẻ của các cơ sở
Cả 4D LAB tại Đại học Simon Fraser và AIMLab Đại học Maryland đều chia sẻ các cơ sở người dùng truy cập mở, còn được gọi là các tổ chức nghiên cứu hợp đồng. Nói một cách khác, những phòng thí nghiệm phi lợi nhuận này không chỉ dành cho các sinh viên đại học tại đây mà cả các cơ quan chính phủ, các nhà nghiên cứu từ các viện khác và doanh nghiệp đều sử dụng chuyên môn và thiết bị phòng thí nghiệm chuyên sâu cao có ở cả 2 địa điểm. Liên kết mật thiết tới các trường đại học gần đấy, cả hai trung tâm tạo hình nano cung cấp nguồn lực cho không chỉ giới học giả mà còn cho cộng đồng doanh nghiệp và khoa học xung quanh.
Theo www.digital.laboratoryequipment.com
Tin bài khác
![[VIDEO] Hội thảo “Chất lượng nước – Những kỹ thuật mới nhất trong đảm bảo và kiểm soát chất lượng”](/resize/363/thu-vien-anh/hoi-thao-chat-luong-nuoc-vinalab-jaima-2024-12x363x4.jpg)
