catÃ¡logo nanociencias 2014 v.4

El Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologas (CNMN) del Instituto

Politcnico Nacional,

Es un espacio para la interaccin de diferentes disciplinas cientficas eingenieriles, con una infraestructura de vanguardia, que marca unanueva ruta en el apoyo a la investigacin.

El CNMN es un centro innovador que cuenta con personal cientfico ytcnico dedicado exclusivamente a obtener el mximo aprovechamientode la infraestructura experimental y ofrecer servicio cientfico ytecnolgico de calidad.

El centro est organizado en dos Laboratorios Nacionales reconocidospor el CONACYT: El Laboratorio Multidisciplinario de Caracterizacin deNanoestructuras y Materiales que contiene equipo cientfico avanzadopara la caracterizacin de materiales orgnicos e inorgnicos y elLaboratorio Nacional de Micro y Nanotecnologa que contiene salaslimpias clase 100, dotadas con equipamiento para la fabricacin de microy nanodispositivos electromecnicos y sensores.

El CNMN est concebido como un espacio abierto , que facilite el accesode los estudiantes, profesores, investigadores y profesionistas a susservicios.

El concepto de infraestructura y crecimiento continuo de las capacidadestecnolgicas y humanas multidisciplinarias reunidas en un solo centro lohace nico en el pas con el objetivo de contribuir a mejorar lacompetitividad del sector industrial y a la consolidacin de grupos deinvestigacin.

Dr. Heberto Balmori RamrezDirector

LABORATORIO NACIONAL DE MICRO Y NANOTECNOLOGAS Pg

CUARTOS LIMPIOS

60 m2 de Cuartos Limpios Clase 1000 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .220 m2 de cuartos Limpios Clase 100 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

PROCESO DE FOTOLITOGRAFA

Escritor de Mascaras para Fotolitografa Hildelberg DWL 66 . . . . . . . . . . . . . Sistema de Alineacin de Mascarillas (EVG620) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

PROCESAMIENTO DE MATERIALES

Depsito de Pelculas Delgadas en Alto Vaco (Sputtering) . . . . . . . . . . . . . . . Depsito Qumico en Fase de Vapor First Nano ET-3000 . . . . . . . . . . . . . . . . .Ataque por Iones Reactivos RIE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Impresora de Microarreglos y Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Alambradora (Wire Bonding) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

CARACTERIZACIN

Caracterizacin Elctrica de dispositivos (Keithley 4200 SCS) . . . . . . . . . . . . . Escaner de Microarreglos . . . . . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Perfilometro Mecnico de Superficie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Microbalanza de cuarzo Q-SENSE E4 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1

3

27

29

31

IntroduccinIntroduccin ndice

5

7

9

11

13

15

19

21

23

25

LABORATORIO NACIONAL MULTIDISCIPLINARIO DE CARACTERIZACIN DE NANOESTRUCTURAS Y MATERIALES

CARACTERIZACIN DE ESTRUCTURA MOLECULAR Y ANALTICA

Difraccin de Rayos X (DRX) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Elipsmetro Espectroscpico (SE) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Espectrmetro de Masas: MALDI-TOF . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

LABORATORIO NACIONAL MULTIDISCIPLINARIO DE CARACTERIZACIN DE NANOESTRUCTURAS Y MATERIALES Pg.


Espectrmetro de Masas: UHPLC-ESI y APCI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Espectroscopio de Fotoelectrones Inducidos por Rayos X (XPS) . . . . Espectroscopio Micro-Raman Confocal acoplado con FTIR . . . . . . . . Resonancia Magntica Nuclear 750 y 400 MHz: Lquidos . . . . . . . . . Resonancia Magntica Nuclear 750 y 400 MHz: Slidos . . . . . . . . . .

LABORATORIO NACIONAL MULTIDISCIPLINARIO DE CARACTERIZACIN DE NANOESTRUCTURAS Y MATERIALES

CARACTERIZACIN DE LA MICROESTRUCTURA

Microscopa Confocal de Barrido Lser (MCBL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Microscopa de Campo Inico/Electrnica de Barrido (FIB/MEB). . . . . . . . . Microscopa Electrnica de Barrido de Ultra Alta Resolucin . . . . . . . . . . .Microanlisis Elemental por Espectroscopa de Rayos X (EDS) . . . . . . . . . . . Microscopa Electrnica de Barrido en Modo de Transmisin . . . . . . . . . . .Microscopa Electrnica de Transmisin en Modo Criognico . . . . . . . . . . . Microscopa Electrnica de Transmisin de Resolucin Atmica . . . . . . . . . Microscopa de Fuerza Atmica (AFM) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Nanoindentacin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .rea Superficial y Porosidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Haz de Iones Enfocados (FIB-Focused Ion Beam ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Preparacin de Muestras Biolgicas y Orgnicas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65

TRANSFERENCIA TECNOLGICA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

DIRECTORIO

Especialistas y Contacto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69

43

45

47

49

51

53

55

5759

61

63

67

www.nanocentro.ipn.mxIntroduccin

ndice

LABORATORIO NACIONAL DE MICRO Y NANOTECNOLOGAS

33

35

37

39

41

Descripcin Aplicaciones

Objetivos

1 2

El Laboratorio de Micro yNanotecnologas est diseadopara albergar equipos enfocados ala fabricacin de micro y nano-dispositivos, la integracin dedispositivos micro/nano -electromecnicos (MEMS y NEMS)y biomicro/nano-electromecnicos(bioMEMS y bioNEMS), as comolab-on-chips, en reasespecializadas clase 100 y 1000.

A travs de la operacin de estelaboratorio, se pretende consolidarlas estrategias necesarias para eldesarrollo de micro y nano-dispositivos, con objeto de motivare impulsar la investigacin y lacreacin de una industria muypoco desarrollada en Mxico, peroque es de vital importancia por supotencial impacto en la generacinde productos y dispositivosinnovadores.

Las estrategias consideradas parallevar a cabo esta tarea incluyen eldesarrollo de las metodologasempleadas en los distintos procesosde fabricacin de la industria delsilicio, el diseo y fabricacin demicro y nano-dispositivos a escalade prototipos, y el desarrollo de unametodologa para la formacinacadmica y entrenamiento dealumnos, profesores, investigadoresy profesionales en los camposcientficos y tecnolgicoscorrespondientes.

-Lnea completa para fabricacinde microdispositivos a nivelprototipo y de prueba deconcepto.-Servicios especficos en cadaequipo.-Cursos de capacitacin depropsito general y especficosobre el uso de salas limpias , lalnea de produccin y lasdiferentes tcnicas.-Asesora especializada en losprocesos de fabricacin con losque se cuentan en el laboratorio.

Laboratorio Nacional de

Micro y Nanotecnologas

Cuartos Limpios

Clase 1000

Cuartos Limpios clase 1000

Protocolos de uso

Oblea de Silicio procesada

Descripcin

Caractersticas

Procesos

3 4

El Laboratorio de Micro yNanotecnologas actualmente cuentacon 3 salas clase 1000 construidas enun arreglo tipo peine de 11 m cadauna donde se alberga el rea bio y elrea de caracterizacin elctrica. Secontar con una superficie adicional de220 m de cuartos limpios clase 100,dividida en dos reas (cuarto blanco ycuarto amarillo) , las cuales albergarnlos equipos para fabricacin de microdispositivos, MEMS, BioMEMS,sistemas para microfluidos, depsitode materiales y electrnica flexible.

Lnea de Fabricacin:-Limpieza de sustratos.-Depsito de materiales.-Fabricacin de mascarillas.-Fotolitografa.-Remocin de materiales(ataque hmedo y seco)

-Caracterizacin elctrica.-Perfilometra.

Equipo del rea Bio.-Impresn de microarreglos.-Escaneo de micro arreglos.-Caracterizacin de sistemas demicrofludica.

Cuarto blanco clase 100 de 110 mpara procesamiento de materiales.

Cuarto amarillo clase 100 de 110m para procesos de Litografa.

Lavandera con lavadora ysecadora.

Campanas de extraccin. Instalaciones de recuperacin y

tratamiento de residuos cidos,bsicos y solventes, quemador degases.

Sistema de purificacin de aguacon grado electrnico.

Flujo laminar en toda el rea detrabajo.

Sistema de seguridad (accesos,deteccin de fugas de gases,sistema contra incendios, CCTV lavaojos, regadera).

Cuartos Limpios

Clase 100

Cuarto amarillo Clase 100 Cuarto blanco Clase 100

Corte del edificio

Plano del laboratorio.

Lavandera

Duchas de aire



Descripcin

El escritor de mscaras DWL 66Fses un generador de patrones dealta resolucin. Se utiliza pararealizar la escritura de patronesdirectamente sobre mscaras parafotolitografa y/o cualquiersustrato cubierto con fotoresina.Utiliza un diodo laser (= 405 nm)para la escritura de patronesmediante exposicin controlada.

Aplicaciones

Fabricacin de dispositivos y circuitos de propsito especfico. Fabricacin de sistemas micro electromecnicos, sensores, micro

fluidos y todas aquellas aplicaciones que requieran microestructuras.

Resultados

La conversin y transferenciade archivos hacia el equipotarda de 4 a 10 horas.

La escritura de una mscara y/osustrato puede tardar de 23 a31 horas, dependiendo del reaa escribir.

Beneficios

Permite la escritura de mscaras y/o sustratos con dimensiones de hasta 200 x 200 mm2.

Resolucin mnima de los patrones de hasta0.6 m.

El diseo a escribir se puede realizar en formato DXF, CIF, GDSII y Gerber.

455 6

Escritor de Mscaras

para Fotolitografa

(Heidelberg DWL 66FS)

Marcas de alineacin escritas en una mscara. Imagen tomada con

un objetivo de 5x.

Motivos escritos a diferentes ngulos.

Imagen tomada con un objetivo de 20x.

Heidelberg DWL66FS

Posicionamiento de una mscara al finalizar la

escritura.

Un engrane y un espiral grabado en silicio al utilizar

una mscara con dichos patrones.



Descripcin Aplicaciones Resultados

Beneficios

El sistema de alineacin demascarillasEVG620 es una herramientade doble uso diseada para realizarprocesos de fotolitografa de doblecara, as como procesos de litografapor nanoimpresin NIL (NanoimprintLitography).

Transferencia de patrones a escalamicromtrica con una resolucinde 1 a 5 m (fotolitografa).

Transferencia de patrones a escalananomtrica con una resolucinmenor a 50 nm (NIL).

Alineacin litogrfica por ambascaras.

Fabricacin de micro y nano sistemas electromecnicos.

Desarrollo de micro y nanoestructuras, microcanales, sensores de presin, entre otros.

Fabricacin de dispositivos aescala nanomtrica

NanoimpresinLitogrfica

N I L

Fotolitografa N I LFotolitografa

EVG 620

457 8

Positivo Negativo

Sistema de Alineacin

de Mascarillas (EVG620)



Descripcin

Aplicaciones

Resultados

Caractersticas

El Sputtering es una tcnica verstil para depositar pelculas delgadas (nanomtricas) decualquier tipo de material, ya sea conductor o no conductor. En este proceso, sepulverizan los tomos de un material slido (blanco-ctodo) mediante el bombardeo deiones provenientes de un plasma creado a partir de Argn. Las partculas pulverizadasdel blanco se depositan sobre un sustrato (nodo), generalmente de silicio o vidrio.

Obtencin de pelculas delgadas de10 hasta 1000 nm de materialesconductores como Bismuto (Bi),Constatan (Cu-Ni) para termopilas.

Depsito de pelculas delgadas demateriales dielctricos como xidode Silicio (SiO2) y semiconductorescomo xido de Zinc (ZnO) parafabricacin de transistores depelcula delgada

Fabricacin de celdas solaresy dispositivos electrnicos.

Microprocesadores. Termopilas

Depsitos de pelculas en modoDC (Corriente Directa) parametales y materiales conductoresy en modo RF (Radiofrecuencia)para materiales semiconductores,aislantes y dielctricos.

El equipo cuenta con 4magnetrones.

Cuenta con dos fuentes DC (350W mx.) y dos de RF (300 W mx)y pueden realizarse depsitos enRF y DC al mismo tiempo.

Se puede realizar Sputteringreactivo.

Se pueden hacer hasta 3depsitos por da.

La velocidad del depsitodepende del material a depositar.Grfica tiempo vs.

espesor del depsito

Pelcula dePolisilicio

Polisilicio (poly-Si)

Esquema de depsito Plasma

Sputtering

9 10

Depsito de Cobre para fabricacin de MEMS

Fuente de corrientedirecta

Depsito de Pelculas

Delgadas en Alto Vaco

(Sputtering)



Descripcin

El equipo para depsito qumico en fasevapor (CVD) FirstNano ET-3000 es unequipo que est altamente configuradopara la sntesis de nanomateriales,depsito de pelculas delgadas y recocidosa alta temperatura (1100 oC).

Aplicaciones

Crecimiento de nanoestructuras a base de grafeno y SW/MWCNT. Crecimiento de nanotubos de materiales tales como Si, Ge, ZnO, BN y

GaN. Crecimiento de pelculas delgadas tales como Si, SiO2 y Si3N4. Realizacin de tratamiento trmicos a alta temperatura en diferentes

ambientes (Ar, O2, N2).

Resultados

Control de las propiedades elctricas, estructurales y pticas de los materiales obtenidos.

Control de las variables de los procesos de crecimiento (temperatura, flujo de gases, presin, compatibilidad con precursores lquidos y slidos).

Beneficios

Software especializado para el control de los procesos y generacin/edicin de recetas.

Horno de 3 zonas para alcanzar temperaturas de hasta 1100 oC. Tamao de obleas de hasta 100 mm (4 pulgadas). Tubo de procesamiento de cuarzo de 125 mm (5 pulgadas). Controlador de flujo de masas de 4 canales.

4511 12

Deposito Qumico

en Fase Vapor

(FirstNano ET-3000)

Nanotubos de carbn, ZnO y GaN.

Cmara de carga del equipo.FirstNano ET-3000



El RIE (Reactive Ion Etching) es unatcnica de ataque en seco quecombina efectos fsicos y qumicospara remover materialessemiconductores y materialesdepositados en la superficie desubstratos mediante la generacinde un plasma a partir de gases.

Evita ataques anisotrpicosdebido a ataques hmedos.

Ataque o grabado de silicio. Ataque de dielctricos como

xido de silicio (SiO2) o nitruro desilicio (Si3N4)

Tamao de sustrato mximo de4 de dimetro.

Ataque de polmeros comoresinas fotosensibles.

Mxima profundidad de ataquede 10 a 15 mm.

Esta tcnica es empleada para larealizacin del maquinado en elproceso de fabricacin de sistemasmicro electromecnicos.

*Fabricacin de microestructuras*Microcantilevers*Microcanales*Micromembranas*Micropinzas*Actuadores capacitivos

Micromembranas Microcantilevers

Sistema de Ataque por iones reactivos (RIE)

Tcnica RIE

eE e

e

e

e

+

+

+

+

+

nodo

Ctodo

Plasma

Silicio

Electrones

Cationes

tomos ionizados

SF

13 14

Ataque por Iones

Reactivos (RIE)

Descripcin

Caractersticas

Aplicaciones

Resultados



Descripcin

Aplicaciones

Resultados

Beneficios

El Microplotter, o impresora demicroarreglos y materiales, tiene lacapacidad de imprimir en materialesblandos y frgiles, como hidrogeles,nitrocelulosa , o en vidrio recubiertode oro, sin marcar o daar lasuperficie.En el Microplatter se puede imprimiruna variedad amplia de solucionessin necesidad de preocuparse por laobstruccin, ya que las gotas no sonexpulsadas por aire hacia lasuperficie, como se hace endispensadores piezoelctricos. Comoejemplos, se pueden imprimirsoluciones saturadas de sal ymateriales de alta viscosidad comoel ADN genmico.

Impresin de volumenes a partir de0.6 pL.

Impresin de microarreglos. Impresin de DNA y Protenas Impresin de patrones para

aplicaciones mltiples. Impresin de materiales para

aplicaciones en electrnica flexible. Impresin de tintas metlicas.

La microimpresora tiene lacapacidad de impresin demateriales con viscosidades de 0 450 cP y volmenes a partir de0.6 pL, para formar patrones condimensiones entre 5 y 200 mm.

Con la microimpresora se puedenimprimir una gran variedad depatrones utilizando un softwaretipo CAD, por lo que se puedendisear diferentes tipos deaplicaciones como microarreglos(protenas, DNA, anticuerpos),electrnica flexible (diodos,transistores, lneas deinterconexin) y materialesdiversos (nanotubos de carbn,grafeno).

Debido a la amplia gama de tintasque se pueden manejar, elMicroplotter es capaz de imprimirnuevos nanomateriales, como son losnanotubos de carbono y grafeno.

Gracias a la alta precisin y los rasgosfinos que este sistema tiene, sepueden dibujar lneas u otras formas,para ser impresas en puntos amicroescala de materiales comonanotubos de carbono, ADN,protenas, etc.

Impresin de MicroarregloMicroimpresora SONOPLOTMicro impresin de materiales

Diseo de patrones

4515 16

Impresora de

Microarreglos y

Materiales



La alambradora es un equipo pararealizar conexiones elctricas entredados de silicio que contienendispositivos microelectrnicos y lainterfaz electromecnica(packaging).

Alambrado con hilos de oro,cobre, plata, aluminio.

Uniones tipo cua y tipo bola.

Esta tcnica es empleada para elempaquetado de circuitos integrados,la interconexin de MEMS hbridos einterconexin entre circuitosintegrados en diferente sustrato.

Capacidad de alambrar circuitosintegrados en sustratoscermicos, metlicos y hechos ala medida para aplicacionesespecficas.

Unin tipo cua

Interconexin de dos dados

Alambradora (Wire Bonder)

17 18

Alambradora

(Wire Bonding)

Descripcin

Caractersticas

Aplicaciones

Resultados



Se cuenta con un ElectrmetroKeithley 4200 SCS. Este equipo se usapara hacer caracterizacin elctricade dispositivos y capas delgadas. Sepueden hacer caracterizacioneselctricas completas a circuitosintegrados encapsulados ydirectamente sobre el dado de siliciocon el apoyo de la estacin de puntasde prueba.

Sistema Keythley 4200SCS con 4preamplificadores, fuentepulsada, CV, IV, alta potencia ybaja potencia.

Fuente medidor Keithley 2400para mediciones I-V locales.

Osciloscopio con 4 canales yancho de banda de 500 MHz.

Estacin de puntas de prueba conmicroscopio y cmara acoplados ymonitor para mejor visualizacin.

Con este conjunto de equipos,se realizan caracterizacioneselctricas a capas delgadas desemiconductores, conductores,dielctricos, microdispositivoselectrnicos, MEMS, BIOMEMSy diversas aplicaciones paraobtener resultados de sucomportamiento.

Caracterizacin I-V. Caracterizacin C-V. Aplicaciones para baja potencia. Aplicaciones para alta potencia. Medicin de resistividad. Fuente pulsada y osciloscopio.

Keithley 4200 SCS

Fuente medidor (2400)

Estacin de pruebas

19 20

Caracterizacin

Elctrica de dispositivos

(Keithley 4200 SCS)

Descripcin Caractersticas

Aplicaciones

Resultados



Descripcin Aplicaciones

Resultados

Beneficios

El escner de microarreglos mide laintensidad de fluorescencia de loscidos nucleicos (ADN o ARN)marcados que se unen almicroarreglo.

Cada microarreglo es escaneado enminutos y genera archivos con lainformacin obtenida.

Determinacin de perfiles de expresingnica para cualquier genomasecuenciado.

Determinacin de la variacin delnmero de copias de secuenciascromosmicas: (Comparative GenomicHybridization (CGH).

Anlisis de patrones de metilacin deDNA mediante microarreglos de islasCpG.

El escner de microarreglos es uninstrumento lser utilizado en laadquisicin de imgenesfluorescentes en las diapositivas demicroarreglos estndar (1 x 3pulgadas).El escner de microarreglos produceslo una o mltiples imgenes enarchivos formato (TIFF / JPG), loscuales pueden ser ledos porpaquetes de software directamentede Roche NimbleGen y otrosproveedores.

Su alta resolucin combinada conuna alta sensibilidad, as como launiformidad, reproducibilidad,calibracin automtica y un rangodinmico, son caractersticas clavesdel escner de microarreglos. Elequipo es capaz de medir lafluorescencia de dos fluorocromosdiferentes (Cianina: 3-CTP y 5-CTP)en simultneo, facilitando losestudios de expresin diferencial.

Microarreglo

Escner MS 200 Microarreglo escaneado

Hibridizador

4521 22

Escner de

Microarreglos



El perfilmetro es una herramientaque mediante una aguja de diamanteen contacto con la muestra, permiteobtener el perfil superficial.

Resolucin vertical de 0.1 nm.

Dimetro mximo del sustrato de4 pulgadas.

Software de anlisis.

Estacin de trabajo manual.

Esta tcnica permite obtener el perfilsuperficial, medicin de espesores apartir de escalones, rugosidad,profundidad de cavidades o degrabados.

- Espesor de capas.- Perfiles de escalones.- Medicin de espesores nanomtricos.- Caracterizacin mecnica de materiales a partir de microestructuras.

Perfilmetro Escaneo

Perfilmetro

23 24

Perfilmetro mecnico

de superficie

Descripcin Caractersticas

Aplicaciones

Resultados



Con una gran superficie de absorcinpara biomolculas(protenas,anticuerpos, DNA etc),polmeros/ polielectrolitos y clulas.

6

H2

O

Con una superficie de reaccin encambios de conformacin (protenas,DNA, polmeros, clulas, hidratacin depolmeros.

Surfactantes Protenas

Polmeros

Biomateriales

Clulas/bacterias

Biosensores

Nanopartculas

La microbalanza de cuarzo tiene laventaja de hacer diferentes tipos deanlisis de datos ya sea de maneracualitativa sin formato ocuantitativamente para pelculargida (Low D), el modelo deSauerbrey, o pelcula suave (High D)Modelo viscoelstico

La microbalanza de cristal de cuarzo(QCM) es un dispositivo altamentesensible a las pequeas variaciones demasa que en ella ocurren. Esto se debea los cambios que experimenta lafrecuencia de resonancia (f0) del cristalde cuarzo en tiempo real.

Las aplicaciones del QCM son diversas,Por ejemplo, se utiliza paracaracterizacin de interacciones de ADNy ARN con cadenas complementarias,reconocimiento especfico de protenas-ligando, deteccin de cpsides de virus,bacterias, clulas de mamfero, adhesinde clulas, liposomas y protenas,interacciones con superficies, disolucinde recubrimientos de polmeros,interaccin molecular de drogas,respuesta celular a sustanciasfarmacolgicas, etc.

Se puede utilizar para una gama deopciones para lpidos protenas,surfactantes, nanopartculas y polmeros.

Mayor caracterizacin de laspropiedades viscoelsticas de losfluidos.

Microbalanza de CuarzoQ-Sense E4 Auto

Cuarzos

Microbalanza de

Cuarzo Q-SENSE E-4

Descripcin

Aplicaciones

25

Resultados

Beneficios

26




www.nanocentro.ipn.mx

Caracterizacin de

estructura

molecular y analtica

LABORATORIO NACIONAL

MULTIDISCIPLINARIO DE

CARACTERIZACIN DE

NANOESTRUCTURAS

Y MATERIALES

La difraccin de rayos X es una tcnicano destructiva de caracterizacin de laestructura de los materiales cristalinos.Se cuenta con dos equipos:Difractmetro XPERT Pro MRDPANalytical y Difractmetro de polvosMiniflex 600 Rigaku.

Descripcin

Aplicaciones

Beneficios

Position [2Theta] (Copper (Cu))

10 20 30 40 50 60 70

Counts

0

400

1600

0

400

1600

0

400

1600

3600

ZnO

ZnO + CIGS

ZnO + CIGS + Mo

=0.5

=1

=2

PDRX de ngulo rasante () de una celda solar

Determinacin de la estructura demateriales.

Medicin de espesores, densidad yrugosidad de pelculas nanomtricas(

Descripcin

Aplicaciones

Resultados

Beneficios

La elipsometra es una tcnica ptica precisa y exacta para la caracterizacinde pelculas delgadas o sistema pelcula sustrato, con resolucin dengstroms.

La tcnica se basa en medir los cambios de la polarizacin de la luz alreflejarse o transmitirse en un material, que estn determinados por dosngulos (,). Estos cambios son el estado de polarizacin de los rayosincidente y reflejado, obtenindose 00I parmetros fsicos como espesor,ndice de refraccin n y coeficiente de extincin k.

Determinacin de espesores dearreglos monocapa y multicapa,ndice de refraccin, coeficiente deextincin, rugosidad o anisotropapara aplicaciones en dispositivosoptoelectrnicos (lseres,fotorresinas, electrnica orgnica),en pelculas delgadas parafotoceldas, pelculas bio-orgnicas ybiocompatibles (interaccinbiomolecular, biosensado) y en elcontrol del proceso de micro ynanofabricacin (espesores dexidos de todo tipo).

Propiedades pticas (n, k). Propiedades del material como,

compuestos de aleacin,cristalinidad, porosidad yanisotropa.

Espesores de pelculas delgadasdesde pocos ngstroms a 10 m.

Modelado de superficiesrugosas.

Tcnica no destructiva. Muy sensible, especialmente para

pelculas delgadas menores a 10nm.

Alta resolucin espacial. Registro in situ en tiempo real del

depsito de pelculas delgadas. No se necesita preparacin de

muestra.

11

Grfica en 3D de resultadosElipsmetro Espectroscpico

Horiba CTRL-UNIT

Piezas internas del equipo4529 30

Elipsmetro

Espectroscpico (SE)

Laboratorio Nacional

Multidisciplinario de

Caracterizacin de

Nanoestructuras y Materiales

Descripcin

Aplicaciones

La ionizacin por MALDI (desorcin/ionizacin mediante lser asistida pormatriz), acoplada a un analizador TOF (tiempo de vuelo), es una tcnica deionizacin suave utilizada en espectrometra de masas que permite el anlisisde biomolculas (biopolmeros como protenas, pptidos y azcares) ymolculas orgnicas grandes (como polmeros, dendrmeros y otrasmacromolculas) que tienden a hacerse frgiles y fragmentarse cuando sonionizadas por mtodos ms convencionales.

Determinacin del peso molecular de laprotena intacta.

Obtencin del mapa peptdico e identificacinde protenas de muestras biolgicas (clnicas,alimentos, cultivos microbianos, plantas,entre otras) utilizando una base de datos(MASCOT) como algoritmos de bsqueda.

Identificacin de polipptidos. Anlisis de macromolculas, polmeros,

drogas y metabolitos.

Resultados

Anlisis de peso molecular depolmeros sintticos y naturales.

Anlisis de protenas y pptidos. Secuenciacin de protenas. Anlisis de mezclas de protenas

in situ. Anlisis de polisacridos. Anlisis de frmacos y sus

metabolitos.13

Secuencia de una protena mediante una huella peptdica

Anlisis de polmeros sintticos y naturales

2 4531 32

Espectrometra de

Masas:

MALDI-TOF



Caracterizacin de


MALDI-TOF Autoflex Speed

Descripcin

Resultados

La ionizacin por electrospray (ESI) es una tcnica utilizada en espectrometra demasas para inducir una ionizacin suave, especialmente a partir demacromolculas, pues supera la propensin de estas a fragmentarse cuando seionizan. Por medio de la separacin cromatogrfica en UHPLC de diferentesmezclas de compuestos de productos naturales, orgnicos, pptidos, protenas yotros, se logran grandes beneficios, incluyendo anlisis ms rpidos, mejorresolucin y menor costo para cada separacin. La ionizacin qumica a presinatmosfrica (APCI) es una tcnica similar, aunque vlida para compuestos de bajaa alta polaridad; no se requiere que estn ionizados en solucin aunque deben depresentar cierta volatilidad. Ambos mtodos de anlisis tienen una buenasensibilidad para compuestos de polaridad y peso molecular intermedios concaractersticas polares.

Analiza los pesos moleculares de:

ESI: pptidos y protenas, pequeas molculas polares, frmacos y susmetabolitos, contaminantes ambientales, colorantes, algunosorganomtalicos, pequeos azcares, entre otros.

APCI: carbamatos, herbicidas, triglicridos, aditivos en plsticosexplosivos, micotoxinas, frmacos, antioxidantes, azcares, cidosuccnico, compuestos fenlicos, aldehdos/cetonas.

Anlisis de peso molecular de compuestos pequeos en forma directa oacoplado a UHPLC.

Anlisis de protenas y pptidos en forma directa o acoplado a UHPLC. Anlisis de polmeros en forma directa. Anlisis de mezclas de productos naturales. Anlisis de alimentos. Anlisis de carbohidratos y polisacridos. Identificacin y cuantificacin de antioxidantes naturales. Anlisis de frmacos y sus metabolitos.

Determinacin de peso molecular de mezclas separadas por UHPLC y analizadas por ESI

24533 34

Aplicaciones UHPLC-ESI y ACI

Espectrometra de Masas:

UHPLC-ESI y APCI



Caracterizacin de


Descripcin

Resultados

La espectroscopa de fotoelectronesinducidos por rayos X (XPS) es una de lastcnicas de caracterizacin de superficiems poderosas que existen. Esta tcnicaespectroscpica permite detectarcualquier elemento, a excepcin del H yel He, que est presente en la superficiea una profundidad no mayor a 8 a 10capas atmicas con una resolucinespacial 6 mm. Los lmites mnimos dedeteccin se encuentran en el intervalode 0.1 a 0.5 porciento en pesodependiendo del elemento. Cuenta conun sistema de compensacin de cargapor flujo de argn para analizar muestrasno conductoras y una platina paraanlisis angular en el intervalo de 60con respecto a la superficie de anlisis.

Este mtodo permite determinar, demanera cualitativa y cuantitativa, loselementos presentes en la superficiede los materiales slidos, su estadode oxidacin y/o especiesmoleculares, as como su distribucinen superficie. Adicionalmente, esposible realizar estudios de perfil decomposiciones y estratificacin depelculas delgadas 10 nm.

Mapeo de distribucin de especies qumicas en superficie para Nb Distribucin de especies qumicas para

TiO en una estructura multicapas

Arreglo y distribucin de los sistemas de Anlisis y emisin del K-Alpha

Beneficios

En trminos de la riqueza deinformacin til y la fiabilidad de losdatos, son pocas las tcnicas decaracterizacin composicional desuperficie que puedan compararsecon XPS. Las muestras se analizan tal ycomo son entregadas al laboratorio.En caso de ser necesario, lapreparacin previa a su anlisis esmnima por lo que la informacinobtenida provendr exclusivamentede los elementos presentes en lasuperficie de la muestra.

Aplicaciones

Proporcionar informacin cualitativay/o cuantitativa de los estados deoxidacin de los elementos presentesen las capas ms externas de unslido, permitiendo as que la tcnicapueda ser aplicada entre otras reas :

Caracterizacin de pelculas delgadas (semiconductores, ptica, catlisis, metalurgia).

Identificacin de contaminantesen superficies delgadas.

Estudios de corrosin en metales.

Biocompatibilidad.

Problemas de adhesin y/o recubrimiento (interfaces orgnicas inorgnicas).

Estudio de procesos mineralgicosy geoqumicos.

Caracterizacin de catalizadores.

35 36

Espectroscopa de

Fotoelectrones Inducidos

por Rayos X (XPS)



Caracterizacin de


Thermo Scientific, K-ALPHA

Descripcin Resultados

Beneficios

37 38

AplicacionesMicroscopio en operacin

Mapeo Raman 2D

El equipo de espectroscopa Micro-Raman cofocal acoplado con Infrarrojo porTransformada de Fourier (FTIR) provee de una tcnica de caracterizacin nodestructiva de materiales mediante la deteccin de los modos vibracionalesmoleculares originados por la dispersin inelstica de una radiacin luminosa deexcitacin (efecto Raman) y por la absorcin de energa infrarroja (FTIR), dondelas muestras pueden ser slidas (polvos, pelculas delgadas, recubrimientos) olquidas; orgnicas o inorgnicas. La espectroscopa Raman no ofrece anlisiselemental y no es apropiada para metales puros ni aleaciones.

Proporcionar informacin cualitativa para realizar una identificacin,discriminacin de materiales y compuestos, an si estos tienen estructurasqumicas muy similares. Es posible obtener informacin estructural del materiala partir de los espectros recabados.Ambas tcnicas son aplicables en varios campos de la industria e investigacin:forense, farmacutica, alimentos, arte, semiconductores, nanoestructuras decarbono, biologa, entre otras.

Obtencin de huella qumica espectral para anlisis cualitativo. Anlisis de cristalinidad (estructura del material). Identificacin de fases y polimorfismos. Identificacin de contaminantes o dopantes. Distribucin de componentes mediante mapeos 2D. Anlisis FTIR mediante la tcnica de contacto de ATR o por

medio de reflectancia. Mediciones en funcin de la

temperatura (T < 600 C)

Ambas tcnicas son no-destructivas y no-invasivas. Las muestras no requieren de preparacin previa para su anlisis. Aplicable a materiales slidos o lquidos. Espectros tomados en tiempo real y en periodos cortos de anlisis. Anlisis in-situ, in-vitro e in-vivo. Mapeos 2D (distribucin de componentes).

Identificacin de Polimorfismos

Espectroscopa

Micro-Raman Confocal

e Infrarrojo con

Transformada de Fourier

Equipo Micro Raman Confocal



Caracterizacin de


Descripcin

Aplicaciones

Resultados

La Resonancia Magntica Nuclear (RMN) es una tcnica til paradeterminar la estructura de las molculas, la interaccin de complejosmoleculares, cintica de reacciones qumicas, dinmica debiomacromolculas y la composicin de las mezclas de las solucionesbiolgicas. El tamao de las molculas de inters puede ir desde unapequea molcula orgnica o metabolito, a un pptido de tamao medio,un producto natural o hasta protenas de varios kDa de peso molecular.

La RMN complementa otras tcnicas deanlisis, tales como difraccin de rayosX, cristalografa y espectrometra demasas, para la elucidacin estructuralde diferentes compuestos. La ventajaprincipal de la RMN es su capacidadnica para permitir el estudio nodestructivo y cuantitativo de molculasen solucin y permite el estudio de losfluidos biolgicos.

Obtencin de espectros de 1H y 13C. Obtencin de espectros bidimensionales: COSY, HMBC, HSQC, etc. Anlisis de polmeros orgnicos y sintticos. Anlisis de productos naturales, de compuestos sintticos, alimentos, etc. Anlisis de carbohidratos y polisacridos. Anlisis de frmacos y sus metabolitos. El equipo de 750 MHz est equipado con una criosonda para aumentar la

resolucin del anlisis de molculas principalmente de origen biolgico.

39

A

Espectro de 1H del compuesto A en D2O

Espectro de 1H de los ismeros del Mentol

A) Estructura de una protena extrada delProtein data Bank (PDB) . B) Espectros HSQC1H-13C y HSQC 1H-15N de la protena. C)Estructura globular de la misma protena.

Espectrmetro de RMN de 4000 MHz

4539 40

Resonancia Magntica

Nuclear 750 y 400

MHz: Lquidos y Geles



Caracterizacin de


Descripcin

Aplicaciones Resultados

La Resonancia Magntica Nuclear (RMN) estudia el comportamiento de losncleos atmicos con spin diferente de cero bajo la influencia de un campomagntico externo. A diferencia del estado lquido, en estado slido, lamovilidad est muy restringida y se obtienen seales anchas, resultado de lasuma de seales de todas las posibles orientaciones.Se han desarrollado tcnicas que permitan obtener espectros de altaresolucin en estado solido: giro con ngulo mgico (MAS, Magic AngleSpinning), polarizacin cruzada (CP, Cross Polarization) o secuenciasmultipulso especficas para slidos (CRAMPS, Combined Rotation andMultiple Pulse Spectroscopy)

El desarrollo de los mtodos de laRMN en estado slidoevolucionan en pro de ladeterminacin estructural desustancias poco solubles, comopolmeros, vidrios, cermicas,resinas, etc., siendo unaalternativa muy interesante paramateriales de baja cristalinidadque no pueden ser estudiados portcnicas de difraccin.

Obtencin de espectros de 13CCPMAS RMN

Obtencin de espectros de 13CDPMAS RMN

Sonda multinuclear (15N-31P)CPMAS para rotores de 4 mm, congiro hasta 15 KHz.

Sonda multinuclear CPMAS pararotores de 2.5 mm, con giro hasta35 KHz.

Anlisis de sustancias insolubles opoco solubles.

Laboratorio de Resonancia Magntica

Espectro de RMN 13C CPMAS de la Lisina

Espectro de RMN 13C CPMAS del compuesto A

A

4541 42

Resonancia Magntica

Nuclear 750 y 400 MHz:

Slidos



Caracterizacin de


LABORATORIO NACIONAL

MULTIDISCIPLINARIO DE

CARACTERIZACIN DE

NANOESTRUCTURAS

Y MATERIALES

CARACTERIZACIN DE LA MICROESTRUCTURA

Caracterizacin de

estructura

molecular y analtica


Caracterizacin de pelculas (capas)

Ciencias del mar: Zooplancton

Caracterizacin de biomateriales para prtesis

Mejoramiento de procesos de

panificacin: pan integral

Entomologa: Reconstruccin

3D de una hormiga.

Caracterizacin desuperficies

Tejidos VegetalesEstudios de

mecanismos de infeccin: clulas

La Microscopa Confocal permite elestudio de muestras orgnicas einorgnicas que por su naturalezafluorescen o que, en su caso, estnmarcadas con sustancias especficas(fluorforos o cromforos) paradestacar rasgos estructurales deinters, en base a su composicin.

Se cuenta con un MicroscopioConfocal-Multifotnico LSM 710NLO (Carl Zeiss), que est equipadocon 7 lneas lser de trabajo(405nm-633nm) y un lsersintonizable (690 nm a 1080 nm), 5objetivos (5x, 10x, 20x, 40x/oil y63x/oil), lmpara de halgeno,lmpara de vapor de mercurio parafluorescencia. Tambin se cuentacon una cmara ambiental y susistema de incubacin para estudiosde microscopa confocal in vivo concontrol de temperatura, humedad yCO2 a temperaturas de hasta 60 C.

Descripcin

Resultados

Aplicaciones

Beneficios

Microscopa Confocal de

Barrido Lser (MCBL)

La Microscopa Confocal de Barrido Lser(MCBL) proporciona la estructura interna ysuperficial de materiales orgnicos einorgnicos con base en su composicin, apartir de seales de fluorescencia, paracontribuir al conocimiento de mecanismos,fenmenos, reacciones e interacciones en elrea mdico-biolgica y de los materiales.

Obtencin de imgenes 2D. Obtencin de imgenes 3D para el estudio de la superficie y del

interior de las muestras. Series de tiempo para realizar estudios dinmicos con control de la

temperatura, el CO2, y la humedad.

Estructuras y sustancias fotosensibles y autofluorescentes en biomateriales. Anlisis cualitativo y cuantitativo de tejidos vegetales y animales, as como de sus

estructuras celulares. Emulsiones de distinta complejidad y localizacin de microorganismos. Muestras in vivo a lo largo de una secuencia temporal o para la colocacin de

distintos marcadores en una regin especfica. Expresin y localizacin de molculas en 2 o 3 dimensiones, permitiendo

reconstrucciones tridimensionales, tanto en cultivos celulares como tejidoshistolgicos.

Morfologa, morfometra y microestructura de superficies de materialesmetlicos, polmeros, elastmeros, textiles, recubrimientos, pelculas, cermicos,dispositivos microelectrnicos, entre otros.

Anlisis perfilomtrico y topogrfico de superficies en 2D y 3D de mltiplesmateriales inorgnicos.

43 44

Microscopio Confocal de Barrido Lser LAM 710 NLO, Mca. Carl Zeiss.



Caracterizacin de


Anlisis de fractura en modo de alto vaco.

Descripcin

Aplicaciones

Nano partculas de agente antibacterial. Imagen de alta resolucin adquirida

en modo de alto vaco.

Cabeza de mosquita de fruta. Imagen de baja

resolucin adquirida en modo ambiental.

Nanotubos de carbn enmodo de alto vaco

Imagen de electrones retrodispersados donde se observa contraste por nmero atmico. Las

partculas con elementos de mayor peso atmico aparecen ms brillantes.

Se cuenta con un estacin de trabajo Dual Beam Quanta 3D FEG, Mca. FEI, capaz deoperar como un microscopio electrnico de barrido de alta resolucin (MEB) o comoun microscopio de campo inico. En la operacin como MEB, brinda imgenes quedan informacin sobre la topografa, la microestructura y la composicin de lasuperficie de una muestra. El microscopio Quanta 3D FEG (marca FEI), incluye tresdetectores de electrones secundarios (SE) optimizados para el uso en alto vaco (HV),bajo vaco (LV) y modo ambiental (ESEM), as como un detector de electronesretrodispersados (BSE) de estado slido.

Modo ambiental

(ESEM)

1.5nm a 30kV (SE)

La microscopa electrnica de barridose utiliza en la caracterizacin de todotipo de materiales slidos, dispositivoselectrnicos, materiales biolgicos,polmeros, semiconductores,catalizadores, alimentos e inclusopuede aplicarse en algunos casos enmateriales hmedos y materialeslquidos (emulsiones, suspensiones). Seaplica en metalurgia, petrologa,botnica, biomateriales, por mencionaralgunos ejemplos.

Estudio morfolgico (tamao y forma): En muestras geolgicas. Aplicaciones en botnica,

biomedicina, medicina yfarmacologa.

Anlisis y autentificacin deobjetos de arte.

Defectos en productos electrnicos. Medicina forense. Deteccin de productos nocivos.

Caracterizacin microestructural demetales, cermicos, materialescompuestos, semiconductores,polmeros, minerales.

Caracterizacin de tejidos orgnicos. Estudio de degradacin de

materiales (fatiga, corrosin,fragilizacin).

Estudio de fatiga de materiales. Anlisis de fractura. Determinacin de caractersticas

texturales superficiales. Peritajes caligrficos (estudio de

trazos). Anlisis de control de calidad. Seguimiento morfolgico para

diferencias materiales.

Alto vaco (HV)

1.2nm a 30kV (SE)

2.5nm a 30kV (BSE)

2.9nm a 01kV (SE)

Bajo vaco (LV)

1.5nm a 30kV (SE)

2.5nm a 30kV(BSE)

2.9nm a 03kV (SE)25

Beneficios

Observacin de muestras noconductoras sin preparacin.

Combinacin de detectores.Equipo Quanta 3DFEG FEI

4545 46

Microscopa de Campo

Inico/Electrnico

de Barrido

(FIB/MEB)



Caracterizacin de


Descripcin

Resultados

Aplicaciones

Beneficios

Se cuenta con un microscopio electrnico de barrido (MEB) mod. JSM7800F, Mca. JEOL, con una resolucin de 1.2 nm a 1 kV de aceleracin yde 0.8 nm a 15 kV. Tiene instalados varios detectores: Detector EDS con una ventana de deteccin de 30 mm2 Mca. EDAX. Detector EBSD (Electron Backscattered Diffraction) marca EDAX. Detector STEM (Modo Transmisin/Barrido). Detector de electrones retrodispersos. Tres detectores de electrones secundarios Sistema de desaceleracin de electrones til para materiales no

conductores y sensibles al haz de electrones. Limpiador de plasma.

Las tcnicas analticas que se pueden realizar enel microscopio JSM 7800F son aplicables endiversos campos de la industria e investigacin:farmacutica, alimentos, semiconductores,biologa, mineraloga, micro y nanotecnologa,metalurgia, catlisis, entre otras.

Microfotografas adquiridas con electrones secundarios y retrodispersos. Microfotografas adquiridas en campo claro y obscuro, STEM. Microfotografas compuestas (electrones secundarios y retrodisperos) Microanlisis elemental por dispersin de energa de rayos X (EDS) Mapeo elemental y de lnea en MEB y en STEM. Mapeo de orientaciones cristalinas por difraccin de electrones (OIM). Anlisis superficial con baja aceleracin (0.1 1 kV) con sistema de

desaceleracin Gentle Beam. Adquisicin simultnea de EDS y OIM.

La tcnica es no destructiva. La ventana de 30 mm2 del EDS permite

realizar mapeos elementales en escala nanomtrica en muestras delgadas en STEM.

Se analizan muestras no conductoras y biolgicas sin recubrimiento conductor.

Microscopio Electrnico de Barrido de Ultra Alta Resolucin

284547 48

Microscopa Electrnica

de Barrido de

Ultra Alta Resolucin



Caracterizacin de


Figura de polos de una aleacin Fe Ni (III), (200) y (220)

Mapa de FIP de una aleacin Fe-Ni

Microanlisis

Elemental por

Espectroscopa de

Rayos X (EDS)

Element Wt % At %

C K 86.85 92.47

O K 6.12 4.89

NaK 1.08 0.6

AlK 0.12 0.06

SiK 0.77 0.35

P K 2.7 1.11

NiK 2.35 0.51

Total 100 100

Na PO

Si

C Ni

El espectrmetro de energa dispersiva de rayos X (EDS) se instala en lacmara de anlisis del microscopio electrnico de barrido. Su funcin escolectar la seal de rayos X caractersticos que se generan cuando un haz deelectrones impacta en la superficie de la muestra que es analizada. De estaforma, es posible identificar los elementos presentes en la muestra siempre ycuando se encuentren en una concentracin igual o superior a la del lmite dedeteccin, que est entre 0.2 y 1 % en peso, y que tengan un nmero atmicoZ > 11. Se cuenta con detectores EDS instalados en el microscopio Dual BeamQuanta 3D FEG, Mca. FEI y en el microscopio JSM 7800F, Mca. JEOL.

El microanlisis elemental se empleaen la identificacin de materiales,anlisis de falla, control de calidad enla industria electrnica, metalurgia,por citar algunos ejemplos pero suuso se extiende hasta el reabiolgica y mdica de la Distribucinde partculas en catalizadores.

Requiere una cantidad dematerial muy pequea.

El anlisis se lleva a cabo en unpar de minutos.

Proporciona informacinanaltica semicuantitativa muylocalizada.

Se puede considerar un anlisisno destructivo

Composicin elementalporcentual semicuantitativa.

Mapeos bidimensionales que muestran la distribucin de concentracin de los elementos

presentes en la zona de barrido (Quanta 3D FEG-FEI

JSM7800 - JEOL

4549 50

Se obtienen espectros que indican eltipo de elementos presentes en lamuestra.

Se puede combinar con cortestransversales en el microscopioQuanta 3D FEG, Mca. FEI, para haceranlisis elemental y composicionalen capas internas de la muestra.

Anlisis de difusin de elementos enfronteras de grano.

Identificacin de contaminantes. Perfiles de concentracin.

Descripcin

Aplicaciones Beneficios

Resultados



Caracterizacin de


Descripcin

Aplicaciones

Imagen de electrones secundarios donde se observa la morfologa

superficial.

Imagen STEM en campo claro.

Imagen STEM en campo oscuro, donde se muestra la estructura interna del

material.

Imagen de microestructurade una aleacin

de Cu

Imagen STEM en campo oscuro.

Las imgenes en modo de transmisin obtenidas en un microscopio electrnicode barrido conocido como modo STEM, proporcionan regularmente informacinde la microestructura interna de una muestra suficientemente delgada (espesormenor a 100-200 nanmetros).

El microscopio Quanta 3D FEG. Mca. FEI, cuenta con un detector STEM deestado slido de 2 segmentos para obtener imgenes de campo claro y campooscuro, y puede trabajar en las configuraciones de alto vaco, bajo vaco yambiental.

El microscopio JSM 7800F, Mca. JEOL

Aplicable a todo tipo de materiales que puedan ser preparados en forma de

una muestra lo suficientemente delgada o que se encuentre en forma de

partculas a nivel sub-micromtrico.

Beneficios

Alta resolucin espacial, con lafacilidad de operacin de unmicroscopio electrnico debarrido.

La resolucin de este tipo deimgenes puede ser mayor a laobtenida con electronessecundarios o retrodispersos.

Nanotubos de carbn depositados en una rejilla preparada de

cobre.

Nanotubos de carbn depositados en una rejilla preparada de

cobre.

Equipos Quanta 3D FEG-FEI

4551 52


de Barrido en Modo

de Transmisin



Caracterizacin de


El JEM-2100 Mca. Jeol, es un microscopio de transmisin con un filamentode LaB6 que puede ser operado a diferentes voltajes de aceleracin (80,100, 120, 160 y 200 kV) y proporcionar una buena iluminacin en altasamplificaciones, para la obtencin de imgenes de alta resolucin. Cuentacon una pieza polar objetiva y un portamuestras criognico que hacenposible la observacin de muestras a una temperatura de hasta -160 C,que pueden ser caracterizadas mediante tomografa. Dichascaractersticas permiten el uso del JEM-2100 para una diversidad deaplicaciones en el terreno mdico y biolgico, as como en el rea deciencia de materiales.

El JEM-2100 tiene una capacidad de resolucin de imagen de 0.27 nm punto apunto, lo que permite aplicaciones en diferentes campos como el campomdico y biolgico donde se estudian y analizan tejidos animales y vegetales dediversos tipos. En el rea de la nanociencia y la nanotecnologa se estudian ycaracterizan materiales nanoestructurados, pelculas delgadas, nanotubos,nanofibras y polmeros entre otros.

Anlisis de imagen por TEM: campo claroy campo oscuro.

Imgenes de alta resolucin (HRTEM). Difraccin y nanodifraccin

de electrones. Haz convergente. Tomografa (imgenes en tres

dimensiones).

Observacin de muestras biolgicasen estado criognico.

Observacin de imgenes demicroscopia de alta resolucin.

Operacin a diferentes voltajes deaceleracin.

Microscopio JEOL modelo JEM-2100.

Descripcin

Aplicaciones

Resultados

Beneficios

Imagen en campo claro de unananopartcula core-shell Ti MoS2

Imagen de campo oscuro de una

nanopartcula de oro.

4553 54


de Transmisin en Modo

Criognico



Caracterizacin de


Imagnes en campo claro que muestra la Ultraestructura en una levadura

Descripcin


El JEM-ARM200CF es un microscopio electrnico con capacidad de resolucinatmica operando en modo TEM o STEM con voltajes de aceleracin de 80 200kV. Cuenta con un can de electrones de ctodo fro (Cold Field Emission Gun,CFEG) y un corrector de aberracin esfrica CEOS para el modo STEM, lo quepermite obtener imgenes con resolucin de hasta 78 pm. El microscopio cuentacon detectores acoplados para realizar anlisis qumico mediante EDS (energy-dispersive x-ray spectroscopy) y EELS (electron energy-loss spectroscopy) conresolucin espectral de 0.3eV. Lo cual complementa las tcnicas de microscopade imagen en campo claro y campo oscuro (BF/DF) y contraste Z (HAADF).

Alta resolucin en imgenes campo claro y campo oscuro en TEM y STEM. STEM-HAADF con resolucin de 78 pm. Difraccin y nanodifraccin de electrones. Haz convergente. Anlisis qumico EDS con ventana de 100 mm2 (puntual, lineal y mapeos). EELS (puntual y mapeos).

Imgenes de microscopiaelectrnica con resolucinatmica.

Menor tiempo de anlisisqumicos.

Detectores con mejor resolucinespectral para anlisis qumico.

Operacin a diferentes voltajes deaceleracin.

El JEM-ARM200CF cuenta con la capacidadpara el estudio y la caracterizacin de laestructura cristalina y la composicinelemental de nanopartculas de materialescatalticos, semiconductores, aleacionesmetlicas, materiales mesoporosos,polmeros y muestras biolgicas conresolucin atmica entre otros.

Microscopio JEOL modelo JEM-ARM200CF.

Imgenes de resolucin atmica en modo STEM-BF y STEM-DFdonde se observa la distancia interatmica entre tomos de silicio .

Resultados

4555 56


de Transmisin de

Resolucin Atmica



Caracterizacin de


Descripcin

El microscopio opto-mecnico sirve paraobtener imgenes topogrficas es unequipo por medio de una punta afiladaque escanea la superficie de la muestra.

Obtencin de imgenes topogrficas. Reconstruccin de superficies

magnticas detectando la interaccinmagntica.

Resistencia al desgaste de materialesutilizando el modo de fuerza lateralCambios en topografa con escnertrmico.

Experimentos con celda de fluidos(microorganismos vivos).

Anlisis de propiedades mecnicas,resistencia de materiales y fuerza deadhesin.

Informacin geomtrica a partir deimgenes topogrficas (forma ydimensiones) de depsitos comonanopartculas, rugosidad de superficiedepositada.

En la mayora de las muestrasno se requiere preparacin.

Anlisis no destructivos. Estudio de microorganismos

en vivo.

Resultados

AplicacionesBeneficios

BacteriaCaparazn de

escarabajo

Imagen de indentacin

VEECO di Multi Mode V

4557 58

Microscopa de

Fuerza Atmica

(AFM)



Caracterizacin de


Bioscope Catalyst, Bruker

Descripcin

Aplicaciones

Resultados

La nanoindentacin se utiliza para lamedicin de propiedades micro ynanomecnicas de diversos tipos demateriales y pelculas delgadas. Elprincipio de esta tcnica consiste enaplicar una carga con una punta dediamante sobre una superficie paraprovocar una deformacin local.

Determinacin de dureza y mdulo elstico en minerales, metales, aleacionesy capas duras.

Obtencin de propiedades mecnicas en muestras biolgicas como huesos,dientes y cartlagos.

Caracterizacin mecnica de membranas biodegradables y polimricas. Obtencin de mapeos mecnicos a lo largo de capas y fases en materiales de

naturaleza biolgica y no biolgica. Estudios de resistencia a la fractura en materiales frgiles. Evaluacin de propiedades viscoelsticas.

Propiedades plsticas como:dureza, termofluencia porindentacin (creep indentation),trabajo de deformacin plstica.

Propiedades elsticas o elstico-plsticas como: mdulo elstico,relajacin de indentacin, trabajode deformacin elstico, parte detrabajo elstico de indentacin.

Curvas de indentacin: fuerza (mN)contra profundidad de penetracin(nm).

Obtencin de imgenes de la huellade indentacin.

Agrietamiento en materialesfrgiles.

Obtencin de propiedadesmecnicas en zonas especficaso fases de la muestra.

Caracterizacin de propiedadesmecnicas en pelculasdelgadas y recubrimientos deespesor nanomtrico.

Beneficios

Huellas de indentacin mostrandoel agrietamiento del material

Huellas de indentacin en una capa dura

Huellas de indentacin en cobre

Huellas de indentacin en una aleacin

Curva tpica de indentacin (fuerza vs penetracin)

37

Nanoindentador CSM InstrumentsTTX-NHT Bercovich

4559 60

Nanoindentacin



Caracterizacin de


DescripcinResultados

AplicacionesBeneficios

Se ceunta con un Analizador de Alta Velocidad de Sorcin de Gas Nitrogeno, Mod. Nova 4200e, Mca. Quantachrome Instruments

4 estaciones para Anlisis Isotermas de adsorcin y desorcin

Parmetros rea Superficial desde 0.01 m2/g Tamao de Poro desde 3.5 a > 4000 Volumen de Poro mnimo:

(lquido) 2 106 cm3/g STP: 0.0001 cm3/g

Desgasificacin

4 puertos Vaco (10 mTorr) y Flujo Rango de temperatura hasta 300 C

(precisin 5 C)

Transductores de presin

(especificaciones fabricante): Precisin (% desv.): 0.1 Resolucin de presin (mm Hg): 0.016 Resolucin de Presin relativa

/0(2): 2 105

Distribucin de mesoporos Mtodos estndar de

microporos

rea Superficial BET, Langmuir Isotermas de adsorcin y desorcin Distribucin de Tamao de Poro BJH,

Dollimore-Heal rea de Microporo Dubinin-Radushkevich Volumen Total de Poro a una /0 elegible

por usuario Tamao Promedio de Poro: radio, dimetro Densidad de la muestra Espesor estadstico: de Boer, Halsey o

Modelos de Carbn Negro

Resultados en unas cuantas horas. Pueden efectuarse diferentes

combinaciones de anlisis de rea superficial y tamao de poro

2845

Analizador de alta velocidad de sorcin de gas nitrgeno

rea Superficial

y

Porosidad



Caracterizacin de


Mtodo T: rea de microporo, demesoporo, volumen de microporo

Mtodos de Teora Funcional deDensidad No Local (NLDFT): endiferentes geometras de poro,desde 77 a 273 K

Otros modelos de Tamao de Poro Dimensiones Fractales Multipunto y 1, intercepto Y, cte

C, pendiente, coef. correlacin,formato grfico y tabular, log,interpolacin

61 62

Isoterma de adsorcin de Curva de distribucin de

Tamao de Poro

Haz de Iones

Enfocados

(FIB FocusedIon Beam)

El microscopio de barrido de doble haz cuenta con 2 mdulos: SEM y FIB,este ltimo cuenta con una columna ionica que tiene una fuente de metalliquido de Galio y 3 sistemas de inyeccin de gas (Pt, C y SiO2) que operanen alto vaco. Las funciones bsicas del mdulo FIB son: corte, desbaste ypulido; depsito de materiales; generaciones de patrones; nanolitografiaionica; formacin de imgenes con contraste topogrfico, channeling y porvoltaje. Es posible fabricar estructuras como canales, contactos y patronesdigitales sobre relieve y bajo relieve, preparar muestras para SEM, TEM,AFM, etc;

Se requiere una cantidad dematerial muy pequea.

Se realizan desbastes, cortes ydepsitos con precisinnanomtrica.

Proporciona informacin que noes posible obtener conimgenes de electrones.

Es posible observar in situ losprocesos de erosin.

Celdas de memoria, falla en el xido de compuerta (contraste por voltaje).

Imagen de un circuito recableado, donde se unen dos contactos y se separan otros

Erosin de materiales (Corte preciso en cross-section, pulido de superficies, micro y nano maquinado).

Depsito de materiales como capas de proteccin (Pt y C) , contactos (Pt) y capas aislantes (SiO2) escala micro y nanomtrica .

Preparacin de muestras para TEM , SEM, AFM, etc.

Anlisis y modificacin de circuitos integrados.

Desbaste de materiales en diversas formas geomtricas a escala micro y nano.

Modificacin de materiales por implantacin inica de Galio.

Formacin de imgenes con iones secundarios con contraste por voltaje y contraste channeling.

Estudios de corrosin y oxidacin de fronteras de grano de metales.

Monitoreo de distribucin de tamao de grano en pelculas de Al-Cu.

Estudio de efectos de electromigracin en metalizacin.

Micro y nano fabricacin de prototipos y dispositivos a nivel micro y nano.

Nano litografa y generacin de patrones.

Control de calidad de circuitos electrnicos y dispositivos.

Preparacin de muestras para TEM. Etapa de soldadura de la muestra a la rejilla

Omniprobe.Mapeo elemental en un Cross-section de una muestra de un objeto de patrimonio cultural.



Caracterizacin de


Equipos Quanta 3D FEG-FEI

63 64

Descripcin


En el servicio de preparacin de muestrascon criostato y con el centro de inclusin detejidos, es posible realizar cortes e inclusinde parafina de materiales biolgicos. Es idealpara la histologa de rutina y la patologa, enlas reas qumica, biolgica y mdica, dichoscortes son parte de la preparacin demuestras, que posteriormente pueden serobservadas con las diferentes tcnicas demicroscopa.

Centro de Inclusin de Tejidos en Parafina Microtomo de Congelacin (Criostato) Ultramicrotomo Campana de Extraccin Campana de Bioseguridad Bao Ultrasnico Refrigerador Utracongelador Secadora de Punto Crtico

Descripcin

Aplicaciones

Resultados

Beneficios

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Centro de Inclusin de Tejidos

El sistema permite realizar la inclusin de tejidos vegetales,animales o de origen biolgico de forma conveniente, rpida yprecisa en parafina. Los sistemas de temperatura y enfriamientoson controlados por un termostato digital entre -20C y 70 C.

Criostato

Equipo de alto rendimiento con sistema de refrigeracin. Latemperatura de la criocmara puede llegar hasta -35C, sinembargo el dispositivo Peltier permite la refrigeracin de lasmuestras con suma rapidez a temperaturas de hasta -60C. Loscortes pueden ser de 1 a 60 m.

Ultramicrotomo

El equipo tiene un cabezal estereoscpico acoplado, quepermite alinear la navaja, realizar y evaluar el corte; obtenersecciones semifinas (500 nm-1 m) seriadas, finas (80-200 nm) yultrafinas (30-60nm) de materiales orgnicos e inorgnicosembebidos en un soporte, que regularmente suele ser unaresina.

Tejido vegetal incluido en parafina

Muestra problema incluida en resina

Cortes vegetales obtenidos con

criostato

CriostatoCentro de Inclusin de

Tejidos en Parafina

Ultramicrotomo

El rea de preparacin de muestras se encuentra dedicada para el acondicionamiento demateriales orgnicos e inorgnicos que sern destinados a las diversas tcnicas de caracterizacin;esta rea esta integrada por los siguientes equipos:

Hacer cortes de muestras de tejidosvegetales y algunos alimentos congeladosen grosores de 5, 15, 35 y 50 m.

Se pueden realizar cortes de 80 nm hasta 1m de grosor, de materiales inorgnicosembebidos en resinas.

Permitir la inclusin de tejidos vegetalescomo semillas.

Apoyar a la preparacin de muestras para lacaracterizacin micro y nanoestructural demuestras asociadas a investigaciones en elcampo de las ciencias-qumico biolgicas yde materiales.

Preparacin de

Muestras



Caracterizacin de


Transferir conocimiento y habilidades a los sectores educativo, pblico y privado. Incrementar el inters por las actividades de investigacin y formacin acadmica en el

sector productivo. Generar actividades derivadas de la innovacin tecnolgica como cursos, talleres y

conferencias. Crear espacios de colaboracin y licencia tecnolgica entre los diferentes sectores. Formalizacin de convenios para proyectos de investigacin y desarrollo. Atencin al sector productivo acadmico, de servicios de caracterizacin y servicios de

produccin de dispositivos y sensores.

Descripcin

Servicios

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El rea de Transferencia Tecnolgica es la encargada del desarrollo , impulso y difusin del Centrode Nanociencias y Micro y Nanotecnologas. En Transferencia Tecnolgica brindamos lainformacin que requieren nuestros usuarios para el desarrollo de los proyectos de investigacinque aqu se generan; la infraestructura con la que contamos, los procesos de vinculacin conalumnos, comunidad politcnica y empresas privadas , as como la evaluacin de los servicios quebrindamos.

Somos un Centro con nueva tecnologa de la informacin, comprometida en difundir, contactar ycolaborar entre centros de investigacin, empresas y entidades forneas. Buscamos una gestineficiente del proceso de transferencia de conocimiento, por lo que tambin realizamos conveniosde colaboracin con el sector productivo, instituciones educativas y sectores con intereses en eldesarrollo de la investigacin. El objetivo de las colaboraciones para transferencia tecnolgica esel impulsar el desarrollo y crecimiento de los diversos sectores de la sociedad mediante el accesoal conocimiento y experiencia de los grupos de investigacin, innovacin y desarrollo tecnolgico.

Transferencia

Tecnolgica



Caracterizacin de


Centro de Nanociencias y Micro y Nanotecnologas

Equipos e Investigadores

ESPECIALISTAS DE MICRO Y NANOTECNOLOGAS

Dra. Hayde Gonzlez MartnezEscner de Microarreglos

[email protected]. 57296000 ext. 57523

Dr. Jacobo Esteban Mungua CervantesSistema de Alineacin de Mascarillas (EVG620),Ataque por Iones [email protected]. 57296000 ext. 57513

Dr. Norberto Hernndez ComoFabricacin en Sistema de Mascarillas

[email protected]. 57296000 ext. 57516

M. en C. Francisco Javier Hernndez CuevasDepsito de Pelculas Delgadas en Alto Vaco(Sputtering)[email protected]. 57296000 ext. 57516

ESPECIALISTAS DE CARACTERIZACIN

Dr. Daniel Arrieta BaezEspectrometra de Masas MALDI-TOF, Espectrometrade Masas UHPLC-ESI y APCI, Resonancia MagnticaNuclear 750 y 400 MHz Lquidos y [email protected]. 57296000 ext. 57507

Dra. Alba Adriana Vallejo CardonaEspectrometra de Masas MALDI-TOF, Espectrometrade Masas UHPLC-ESI y [email protected]. 57296000 ext. 57517

Dra. Elvia Becerra MartnezResonancia Magntica Nuclear 750 y 400 MHz,lquidos y [email protected]. 57296000 ext. 57514

Dr. Hugo Martnez GutirrezMicroscopa Electrnica de Barrido Ultra Alta [email protected]. 57296000 ext. 57521

Dr. Israel Arzate Vzquez Nanoindentacin y Microscopa de Fuerza [email protected]. 57296000 ext. 57506

434569 70

DirectorioMicro y Nanotecnologas


Dr. Jos Alberto Andraca AdameDifraccin de Rayos [email protected]. 57296000 ext. 57512

ESPECIALISTAS DE NANOCIENCIAS

Dr. Juan Vicente Mndez MndezMicroscopa de Fuerza [email protected]

Te. 57296000 ext. 57506

Dra. Karla Elizabeth Ramrez GualitoResonancia Magntica Nuclear 750 y 400 MHz,lquidos y [email protected]. 57296000 ext. 57514

Dr. Luis Lartundo RojasEspectroscopa de Fotoelectrones Inducidospor Rayos X (XPS)[email protected]. 57296000 ext. 57518

Dra. Mara de Jess Perea FloresMicroscopa Confocal de Barrido Lser (MBLC),Preparacin de [email protected]. 57296000 ext. 57504

ESPECIALISTAS DE NANOCIENCIAS

Dra. Mayahuel Ortega AvilsMicroscopa Electrnica de Barrido (MEB), Microscopa deDoble Haz (Dual Beam)[email protected]. 57296000 ext. 57505

Dr. Nicols Cayetano Castro Microscopa Electrnica de Transmisin deResolucin Atmica y Microscopa Electrnicade Transmisin de Alta Resolucin de Materiales [email protected]

Tel. 57296000 ext. 57526

Dr. Ral Borja UrbiMicroscopa Electrnica de Transmisin deResolucin Atmica y Microscopa Electrnicade Transmisin de Alta Resolucin de Materiales [email protected]. 57296000 ext. 57526

Biloga Mara Esther Snchez EspndolaMicroscopa Electrnica de Transmisin deResolucin Atmica y Microscopa Electrnicade Transmisin de Alta Resolucin de Materiales [email protected]

Tel. 57296000 ext. 57526

454571 72

DirectorioMicro y Nanotecnologas


Ing. Alberto Pea BarrientosPreparacin de Muestras y Microscopa Confocal de [email protected]. 57296000 ext. 57504

M. en C. Claudia Jazmn Ramos TorresEspecialista en Elipsmetro Espectroscpio (SE)[email protected]. 57296000 ext. 57520

M. en C. Luis Alberto Moreno RuizEspecialista en Espectroscopa Micro-Raman Confocal y [email protected]. 57296000 ext. 57520

TRANSFERENCIA TECNOLGICA

M. en C. Mara de la Luz Prez RevelesSubdirectora de Transferencia [email protected]. 57296000 ext. 57509

Lic. Alejandra Ramos PorrasDifusin, Convenios y Diseo [email protected]. 57296000 ext. 57508

Edith Berenitze Calvillo RamrezSolicitudes de [email protected]. 57296000 ext. 57508

Ing. Arq. Paola Corona MoralesVinculacin y [email protected]. 57296000 ext. 57508

DEPARTAMENTO ADMINISTRATIVO

M. en A. Helga Rodrguez GerwertJefa de Departamento [email protected]. 57296000 ext. 57503

C.P. Tania Snchez OsoriaAuxiliar [email protected]. 57296000 ext. 57511

C.P. Dolores Roco Valentino JurezAuxiliar Contable [email protected]. 57296000 ext. 57511

454573 74



Directorio

catÃ¡logo nanociencias 2014 v.4

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