Proyecta Cinvestav laboratorio de nanopelículas en Querétaro

La Unidad Querétaro del Centro de Investigación y de Estudios Avanzados (Cinvestav), del Instituto Politécnico Nacional (IPN), alberga el Laboratorio de Procesamiento y Caracterización de Nanopelículas (LPCN), un escenario académico y de investigación, único a nivel Latinoamérica, para el procesamiento de películas, de su caracterización eléctrica, física y química, así como el estudio de sus correlaciones estructurales para la industria electrónica.

El profesor investigador en el área de Ciencias de Materiales que está a cargo del laboratorio, Alberto Herrera Gómez, explicó que este espacio, enfocado en la caracterización detallada de estructuras de nanopelículas multicapas, surgió a partir de la adquisición, por parte del Cinvestav, de un equipo de espectroscopía fotoelectrónica por rayos X (XPS), que cuenta con un analizador de electrones hemisférico con siete canales y una fuente monocromática, lo que permitió desarrollar trabajos y métodos experimentales de vanguardia.

“El Cinvestav se ha vuelto una institución líder en lo que se refiere al uso del XPS, puesto que con el desarrollo de estudios y proyectos de investigación empezamos a desarrollar métodos, tanto experimentales como de análisis, que nos permitían ver cosas que nadie más podía; de hecho nos mandan muestras de Silicon Valley, ubicado en San Francisco, California, Estados Unidos, para que aquí las analicemos”, expresó.

Herrera Gómez subrayó que, aunado a la adquisición y estudio del equipo XPS, se desarrolló un software especial que permite el análisis de materiales mucho más preciso y un mejor aprovechamiento de esta tecnología.

“Desarrollamos nuestro propio software, llamado AAnalizer, que ya se vende en todo el mundo; lo que hace es ajustar los picos de elementos en el espectro para descomponerlo en sus componentes, entre ellos, por ejemplo, los estados de oxidación. Es un software muy noble porque te separa muy bien elementos puros de los oxidados y además se pueden cuantificar; si se usa en forma angular, se puede conocer la estructura de la película que se está analizando”, detalló.

El investigador a cargo del Laboratorio de Procesamiento y Caracterización de Nanopelículas anunció que, debido al dominio y desarrollo científico que se realiza en este escenario, el Cinvestav fue invitado por la Organización Internacional de Normalización (ISO) para la redacción de los estándares de la norma ISO TC-201 que habla de las técnicas de caracterización de superficies, entre ellas el XPS.

“El Cinvestav es una institución líder en XPS, por eso nos solicitaron que participáramos haciendo los estándares de la norma ISO TC-201. Estamos hablando de que en México se establecerán los estándares que se van a aplicar en todo el mundo, lo que nos llena de orgullo”, indicó.

Alberto Herrera Gómez subrayó que este laboratorio, auspiciado por el Cinvestav y el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt), a través de los programas de Ciencia Básica y de Apoyo a la Infraestructura Científica, ha tenido un impacto importante en el desarrollo académico de los estudiantes de posgrado, puesto que adquieren conocimientos que son muy solicitados en el sector industrial.

“Todo esto ha tenido impacto en nuestros egresados, que son muy solicitados por sus conocimientos en la técnica. Lo principal de este laboratorio es el XPS, los demás son complementos para hacer las muestras y analizar de manera muy documentada, entre otras cosas, la difusión de nanopelículas, que pueden llegar a ser equivalentes a 0.15 de una monocapa a través de cuatro nanómetros”, explicó.

En ese sentido, el estudiante del doctorado en ciencias con especialidad en materiales, Jorge Alejandro Torres Ochoa, destacó el trabajo de investigación que ha tenido la oportunidad de desarrollar en el LPCN.

«Nuestro grupo trabaja con la caracterización del XPS, a partir de ello se han desarrollado numerosos proyectos de investigación. Se lleva a cabo la caracterización de superficies y metales de transición para proponer una alternativa de cuantificación de los óxidos, algunos otros compuestos y cómo se van formando en sus etapas tempranas”, explicó.

Infraestructura del LPCN

Además del equipo de espectroscopía fotoelectrónica por rayos X, el Laboratorio de Procesamiento y Caracterización de Nanopelículas, de la Unidad Querétaro del Cinvestav, está complementado con otros dispositivos para el trabajo científico y desarrollo de investigación de polvos, películas delgadas, polímeros, cerámicos, de acuerdo con el especialista del LPCN, Joaquín Raboño Borbolla.

“En el laboratorio tenemos también una máquina de crecimiento por capa atómica, donde se puede tener un control exacto de cada una de las capas de un material desde uno o dos nanómetros. Aquí se crecen los nitruros con un sputtering de alto rendimiento y pureza, así como un horno con una rampa en el que se puede llegar a los mil grados de temperatura en un segundo y bajarse automáticamente”, subrayó.

Raboño Borbolla detalló que el LPCN cuenta además con un horno convencional tubular y equipo para la limpieza de las obleas que se utilizan durante el procesamiento, así como una fotoalineadora con la que se puede crear dispositivos pequeños y hacer mediciones eléctricas.

“Esta combinación de herramientas nos permite observar fenómenos tan sutiles como la difusión de pequeñas cantidades de materia, equivalentes a una décima de una monocapa, a través de distancias tan cortas como uno o dos nanómetros y caracterizar las capas interfaz que se forman al depositar un material sobre otro”, explicó.

Impactar en la industria electrónica, el objetivo

El profesor investigador en el área de Ciencias de Materiales que está a cargo de este laboratorio, Alberto Herrera Gómez, aseguró que el objetivo del Cinvestav es difundir los servicios que puede ofrecer a la industria electrónica en lo que se refiere a la caracterización de las películas que utilizan para su desarrollo tecnológico, así como los tratamientos térmicos que pueden llevar a cabo.

“Esta información que podemos aportarles es muy valiosa para ellos; la industria electrónica está basada en el desarrollo de microprocesadores, que en la actualidad cuentan con millones de dispositivos que son los que permiten la rapidez y funcionalidad de los aparatos que usamos cotidianamente. El logro más grande de la humanidad es el microprocesador, porque en su elaboración hay detrás la aportación de conocimiento compartido de miles de personas”, finalizó.

Fuente: CONACYT.