DUAL BEAM

La litografía basada en haces focalizados de iones y electrones es una tecnología madura, muy utilizada en la industria y a nivel de laboratorio en los últimos 20 años. Esta tecnología juega hoy en día un papel importante en el contexto de la Nanotecnología. La tecnología subyacente que permite un buen funcionamiento de los equipos basados​​ en haces focalizados de iones y electrones implica el uso de fuentes de iones y electrones de emisión de campo, la aceleración de electrones e iones hasta decenas de kV y su enfoque y barrido en el área de interés.

Actualmente, haces de electrones focalizados a 1 nm y haces de iones focalizados a 5 nm se integran en las columnas de electrones e iones de última generación dedicadas a la nanolitografía. Junto con los equipos dedicados solo a electrones o a iones, otra opción es combinar ambos tipos de columnas en un solo instrumento, lo que se denomina Dual Beam o Cross Beam, según el proveedor.

 

Estos equipos suelen tener piezas adicionales, como por ejemplo inyectores de gas, nanomanipuladores, etc., que constituyen un nanolaboratorio con muchas aplicaciones en Nanotecnología. En particular, la preparación de láminas delgadas (lamelas) para su posterior análisis en Microscopía Electrónica de Transmisión (TEM) se ha convertido en una tarea rutinaria, con gran impacto tanto en la industria de los semiconductores como a nivel de laboratorio. Mediante el uso de un módulo criogénico, es posible estudiar muestras congeladas, lo que resulta extremadamente útil en ciertas aplicaciones.

Por otro lado, el uso de SEM ambiental es de gran interés en las ciencias de la vida, ya que se minimizan los efectos de carga y se pueden estudiar muestras biológicas en las condiciones adecuadas de humedad sin degradación.

La LMA es una oportunidad única para el desarrollo de estos campos de trabajo.
Varios investigadores de los institutos de investigación locales (INMA, I3A, IUCA, ICB, etc.) desarrollan líneas de investigación utilizando los equipos SEM ambientales y de doble haz descritos. Los equipos SEM, XRD y XPS-AES sirven como soporte adicional a estas investigaciones. A continuación, se incluye un breve resumen de algunas líneas de investigación representativas de la actividad desarrollada:

En el caso de los equipos de doble haz, estos se utilizan para la preparación de lamelas y nanolitografía en estas líneas de trabajo:

  • Preparación de lamelas para la posterior investigación TEM de sus propiedades físicas y químicas. Esta actividad la llevan a cabo los investigadores del laboratorio Thin Film Growth que trabajan en aplicaciones de Espintrónica y Caloritrónica, y del área TEM, cuyas aplicaciones se describirán en el apartado específico.
  • Nanoelectrónica y Espintrónica basada en sistemas bidimensionales y materiales cuánticos, tales como películas de grafeno, bismuto y seleniuro de bismuto.
  • Nanoestructuras magnéticas basadas en cobalto y hierro, crecidos por deposición inducida por haz de electrones focalizado, para aplicaciones en almacenamiento de información magnética, lógica y sensores.
  • Nanoestructuras superconductoras basadas en nanodepósitos de W crecidos por deposición inducida por haz de iones focalizado, para estudios de superconductividad de baja dimensión y fabricación de nanoSQUIDs.
  • Propiedades magnéticas de las redes de antidots fabricadas por litografía por haz de electrones y haz de iones focalizado.
  • Fabricación de nanocalorímetros para refrigeración magnética con imanes moleculares.
  • Nuevos sensores SQUID superconductores para susceptometría de corriente alterna y estudio de qubits en el rango de mK.
  • Realización de contactos eléctricos mediante la técnica Cryo-FIBID.
  • Irradiación con electrones e iones de películas metalorgánicas basadas en paladio para aplicaciones en nanoelectrónica.

En los equipos relacionados con las ciencias de la vida de doble haz y SEM ambiental, estos se utilizan en estas líneas de trabajo:

  • Hidrogeles termosensibles a base de macromoléculas dendríticas derivadas de Pluronic®. Estos sistemas son interesantes para la regeneración de tejidos. Hidrogeles supramoleculares a base de glicolípidos modificados con grupos fotosensibles. Estos sistemas son interesantes como agentes portadores sensibles a los estímulos lumínicos.
  • Estudios de hipertermia mediante nanopartículas magnéticas. Actualmente, las células dendríticas se cultivan con nanopartículas magnéticas para el enfoque de caballo de Troya en el tratamiento del cáncer.
  • Biodetección eficiente utilizando diferentes estrategias para la biofuncionalización de nanopartículas metálicas y la modificación química de enzimas y proteínas como reactivos de reconocimiento.
  • Nanoterapia con nanopartículas multifuncionales bio-funcionalizadas. Mediante el uso de nanopartículas inorgánicas y ligandos orgánicos biológicamente activos, la investigación se centra en la terapia del cáncer.
  • Morfología y metaestructura resultante de la interacción entre células y nanopartículas, con aplicaciones en regeneración neuronal, magnetotransfección, hipertermia magnética y administración controlada de fármacos.
  • Internalización de nanopartículas en el interior de células vegetales para estudios básicos de transporte en plantas así como estudios de tratamientos avanzados en plantas.
    Las actividades de investigación descritas están en primera línea en varios campos y los grupos involucrados son competitivos a nivel nacional e internacional, como se puede deducir de la destacada financiación obtenida de convocatorias de programas europeos y convocatorias de proyectos nacionales.

Laboratorio de Microscopías Avanzadas

Somos una iniciativa singular a nivel nacional e internacional. Ponemos a disposición de la comunidad científica e industrial las infraestructuras más avanzadas en microscopía electrónica y de sonda local para la observación, caracterización, nanoestructuración y manipulación de materiales a escala atómica y molecular.

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