Facilidades experimentales y herramientas de cálculo

Técnicas experimentales

  • Espectrocopías electrónicas: producidas por rayos X (XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy), rayos ultravioletas (UPS: Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy), y bombardeo electrónico (AES: Auger Electron Spectroscopy, EELS: Electron Energy Loss Spectroscopy).
  • Espectrometría de masas (SIMS: Secondary Ion Mass Sepctroscopy).
  • Espectroscopías de proyectiles dispersados (ISS: Ion Scattering Spectroscopy) y átomos de retroseso (DRS: Direct Recoiling Spectroscopy).
  • Difracción de electrones (LEED: Low Energy Electron Diffraction) y átomos (GIFAD: Grazing Incidence Fast Atom Diffraction).
  • Microscopías de barrido de punta (SPM: Scanning Probe Microscopy): Fuerza atómica (AFM: Atomic Force Microscopy) y efecto túnel (STM: Scanning Tunneling Microscopy).

Técnicas de cálculo

  • Density Functional Theory (VASP code), Monte Carlo, Monte Carlo Dinámico, Marlowe, Kalypso y códigos propios implementados en computadoras personales y clúster de cálculo.

Laboratorio de espectroscopía electrónica

El laboratorio cuenta con dos equipos comerciales de análisis de superficies de la empresas Vacuum Generators (VG) y SPECS Surface Nano Analysis GmbH (SPECS); el primero operando hace más de 40 años, y el segundo, más nuevo, operativo desde 2015.

El VG está formado por una cámara de ultra alto vacío (UHV) con facilidades de preparación de muestras in-situ, un analizador electrostático CLAM100, óptica de LEED, cañones de iones y electrones, etc.; que permiten realizar AES, XPS, SIMS, y LEED. El equipo es ideal para investigar la composición química superficies en función de la profundidad (depth profiling ) hasta un espesor de unos 2000Å. El acceso de las muestras a la cámara principal se realiza a través de una cámara de introducción.

El SPECS está formado por una cámara de ultra alto vacío con facilidades de preparación de muestras in-situ, un analizador electrostático PHOIBOS 100/150, una lámpara de rayos X monocromatizada, una lámpara de luz ultra violeta, cañones de iones y electrones, etc.; que permiten realizar principalmente UPS y XPS de alta resolución. El acceso de las muestras a la cámara principal se realiza a través de una cámara de introducción.

Laboratorio de microscopía AFM y STM

El laboratorio cuenta con dos microscopios STM/AFM, uno opera en aire y el otro en ultra-alto-vacío (UHV). 
El microscopio VT AFM 25DRH de Omicron Nano Technology opera en ultra alto vacío y permite tomar imágenes con resolución atómica a distintas temperaturas de la muestra, en un rango entre 20 y 1500 K. La cámara de UHV está equipada con técnicas de análisis de superficies estándares LEED y AES, y con facilidades de preparacón in-situ de muestrasmediante un cañón de sputtering para limpieza de superficies, annealing de muestras y una cámara de introducción de muestras y puntas.

El microscopio Autoprobe CP de la empresa Park Scientific Instruments opera en aire, y nos permite tomar imágenes con resolución nanométrica en un área de barrido máximo de 5 μm x 5μm y máxima excursión vertical de 1 μm. El AFM opera en modo de contacto con puntas ultralever 0.6 μm. Se lo usa principalmente en el modo topográfico del AFM para dar servicios a terceros.

Laboratorio de espectrometría de iones

Este laboratorio posee 4 cámaras de colisiones mayoritariamente construídas en el Centro Atómico Bariloche, tres de las cuales están conectadas a al acelerador de iones “Kevatrito” que trabaja en el rango de energías de 2 a 100 keV. Dos de éstas trabajan en ultra alto vacío, y están diseñadas para el estudio de superficies sólidas usando principalmente técnicas de TOF-DRS y TOF-ISS. La  primera cámara cuenta con dos espectrómetros de tiempo de vuelo a ángulos fijos de retrodispersión y de dispersión hacia adelante para detección de átomos provenientes del blanco (recoils). En particular esta cámara es adecuada para el estudio de adsorción de compuestos que contengan hidrógeno y para exponer las superficies a exposiciones muy altas de moléculas reactivas (Mega L). En esta cámara se puede bajar la temperatura de la muestra hasta unos -30 ºC.

La otra cámara de UHV fue diseñada para espectrometría de iones con ángulos de dispersión variables desde 0 a 65º; y espectroscopía de electrones a ángulo variable en todo el plano de dispersión. Esta cámara también posee una óptica de LEED amplificada con un microchannelplate. Las técnicas de análisis implementadas en ella son: AES, UPS, EELS, TOF-DRS, TOF-ISS y LEED.

La tercer cámara conectada al acelerador opera en alto vacío y se usa como facilidad para irradiación de materiales. En ella se cuenta con un manipulador que permite montar numerosas muestras, y tiene una copa de Faraday para la determinación de fluencias de irradiación. Además se cuenta con un carrusel con múltiples diafragmas que permite definir distintas formas y tamaños del perfil del haz de irradiación.

La cuarta cámara, es una de ultra alto vacío dedicada a experimentos de difracción de átomos rasantes GIFAD. Cuenta con un cañón de iones de baja energía (< 3 keV) con una cámara de neutralización para producir haces neutros y una colimación muy alta con una dispersión angular < 0.1º. En la cámara se cuenta además con un espectrómetro de tiempo de vuelo para TOF-DRS, facilidades para preparación de muestras in-situ, y un detector sensible a posición ubicado en ángulos de disperción cercanos a 1º para medir patrones de difracción.

Laboratorio de frenamiento de iones

En este laboratorio se realizan estudios de pérdida de energía de iones que atraviesan la materia condensada. El equipo consiste en un cañón de iones de hasta 10 keV de energía, y una cámara de colisiones que opera en alto vacío con un analizador electrostático de energía variable en ángulo (0-45º); y un espectrómetro de tiempo de vuelo ubicado a 0º.

Facilidades de cálculo

El grupo cuenta con un cluster propio de computadoras dedicadas al cálculo. El mismo está formado por unos 120 cores y entre 2 y 8 Gb de memoria por core. Este cluster junto con otros del Centro Atómico Bariloche pertenece al SNCAD (Sistema Nacional de Computación de Alto Desempeño), a través del cual recientemente se ha logrado adquirir un sistema de comunicación Infiniband para acelerar los cálculos paralelos en el cluster del grupo. Se tiene acceso además a facilidades de cálculo externo, como el cluster ISAAC (700 cores, 250 con Infiniband) en el Centro Atómico Constituyentes

Talleres de mecanizado metal-mecánico y electrónica

La División cuenta además con talleres con facilidades de mecanizado metal-mecánico y electrónica. Con ellos se da mantenimiento a los distintos laboratorios y se desarrollan nuevos equipos asociados a las líneas de ultra alto vacío, de análisis de superficies y aceleradores.