La URV compta amb un espectròmetre de fotoelectrons de raigs X únic a Catalunya

L’equip ProvenX-NAP, un espectròmetre de fotoelectrons de raig X, s’ha incorporat recentment al Servei de Recursos Científics i Tècnics (SRCiT) de la Universitat Rovira i Virgili. Aquesta tecnologia permet l’anàlisi superficial de materials com ara catalitzadors, fibres, monocristalls, polímers, sensors de gasos i dispositius electrònics. És únic a Catalunya i està disponible per als investigadors de la mateixa universitat, així com per a entitats públiques i empreses privades interessades en obtenir informació qualitativa i quantitativa sobre les propietats químiques, físiques i electròniques de qualsevol superfície sòlida.

“L’anàlisi superficial de materials és crucial per a la investigació i el desenvolupament de nous materials i dispositius. En comparació amb altres tècniques, com la microscòpia, l’espectròmetre de fotoelectrons de raig X (XPS-ESCA) ofereix una profunditat d’anàlisi més petita, sent aquesta tècnica més selectiva als fenòmens que tenen lloc a les capes més superficials dels materials”, explica el responsable del equip, Daniel Ruano, segons el qual la tècnica XPS també proporciona informació sobre la composició qualitativa i quantitativa dels elements, així com els seus estats d’oxidació, reducció i coordinació, a més de l’entorn químic. L’equip també pot realitzar mesures UPS (espectroscòpia fotoelectrònica ultraviolada) per a l’estudi de la banda de valència i els electrons secundaris, especialment útils en l’anàlisi de dispositius electrònics i materials semiconductors.

Una de les particularitats d’aquest nou equip és que pot treballar en la cambra d’anàlisi a pressions pròximes a l’atmosfèrica (NAP-XPS) amb gasos inerts o reactius, la qual cosa no és possible en equips de XPS convencionals. A més, pot seguir l’evolució tant dels elements de la superfície com dels gasos involucrats durant les reaccions químiques que hi tinguin lloc, gràcies a un espectròmetre de masses integrat. Tal i com afirma Ruano, “és un equip fonamental en l’àmbit de la catàlisi heterogènia, en què les reaccions químiques tenen lloc en la superfície d’un catalitzador sòlid”.

L’àrea de la superfície de la mostra que s’analitza és aproximadament de 300 micres (una micra és la milionèsima part d’un metre) de diàmetre, que és el punt d’exposició dels raigs X sobre la mostra. La profunditat de penetració de la font de raigs-X monocromàtica (µFocus 600) d’alumini és d’aproximadament 5 nanòmetres (1 nanòmetre equival a 0,000000001 metres). De totes maneres, pròximament se substituirà la font actual per la primera font monocromàtica dual d’alumini i plata microfocus (µfocus 450) de l’estat, capaç de penetrar a major profunditat en la mostra, obtenint així informació a profunditats d’anàlisis diferents.

Un servei molt utilitzat al territori

“Amb aquest equip es pot estudiar qualsevol procés que tingui lloc en la superfície d’un sòlid, independentment del seu àmbit”, resumeix Ruano. Haver-ho pogut adquirir ha estat possible gràcies a l’ajuda del Ministeri de Ciència, Educació i Universitats i de la Unió Europea a través dels Next Generation i en el marc del Pla Estatal d’Investigació Científica i Tècnica i Innovació 2017-2020, amb una despesa subvencionable de 961.900€ (sense IVA).

El SRCiT, amb aproximadament 300 usuaris anuals, compta amb la confiança de moltes empreses del territori, especialment les dels polígons químics. Aquest centre ofereix diversos serveis, com el disseny i la mecanització de prototips, la fabricació de microcomponents i nanocomponents, l’anàlisi química qualitativa i quantitativa de compostos orgànics i inorgànics, la determinació de l’estructura molecular de compostos orgànics i la caracterització de la composició cristal·lina dels materials.  Disposa també d’un tanc de nitrogen líquid i d’una balança analítica, amb peses certificades.