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INFORME TECNICO FINAL DE PROYECTO DE APOYO AL FORTALECIMIENTO Y DESARROLLO DE LA INFRAESTRUCTURA
CIENTÍFICA Y TECNOLÓGICA 2015
Título del Proyecto: “FORTALECIMIENTO DE LA INFRAESTRUCTURA
CIENTÍFICA PARA EL ESTUDIO DE MATERIALES A
MICRO Y NANOESCALA MEDIANTE LA
ADQUISICIÓN DE UN ESPECTRÓMETRO RAMAN”
Convocatoria: INFR-2015-01
Número de Proyecto: 255347
Fondo: I015B
Modalidad: GPO1P
Programa Institucional Programa Institucional de Nanotecnología
I. RESUMEN DEL INFORME TÉCNICO DEL PROYECTO:
Como lo indica el título de este proyecto, su objetivo principal es la adquisición y
puesta en marcha de un equipo de Espectroscopía Raman para caracterización
química, estructural y vibracional de nanomateriales inorgánicos, poliméricos,
nanoestructuras de carbono, nanocompósitos, biomoléculas, entre otros.
Dicha adquisición se realizó para fortalecer la infraestructura del CIMAV Monterrey
para i) consolidar el equipamiento del centro en el tema de materiales avanzados
para aplicaciones en nanociencia, nanotecnología, energía y medio ambiente; ii)
fortalecer los programas de posgrado del CIMAV; iii) extender la infraestructura de
la educación superior y posgrados a nivel regional y nacional; y iv) fortalecer las
colaboraciones científicas, tecnológicas y de formación de recursos humanos entre
CIMAV y otras instituciones interesadas en utilizar el equipamiento solicitado, tanto
empresas como centros de investigación y universidades.
En este informe se describe:
I. Estudio de mercado donde se compararon técnicamente 3 equipos.
II. Descripción del equipo adquirido junto con sus accesorios.
III. Beneficios en la adquisición/renovación del(os) equipo(s). Programas de
Posgrado, formación de recursos humanos, grupos o redes de investigación,
nuevas colaboraciones. IV. Colaboración interinstitucional y/o interdepartamental
V. Cumplimiento de metas
VI. Impacto institucional y/o regional
VII. Obtención y/o avance de resultados
VIII. Entregables comprometidos
I. Estudio de mercado donde se compararon técnicamente 3 equipos. El monto aprobado en este proyecto fue de $9,692,622.00 MXN con una
aportación de fondo concurrente de $300,000.00 MXN, para un total de
$9,992,622.00 MXN. En base a este presupuesto se analizaron varias
posibilidades para la adquisición del sistema Raman. Se compararon a
profundidad equipos de tres proveedores, los cuales se consideran los mejores
en el mercado de acuerdo a la literatura, recomendaciones de investigadores y
expertos de otros centros nacionales e internacionales, así como foros
especializados. En el presente estudio participaron cuatro investigadores: la
responsable técnico del proyecto de infraestructura, Dra. Margarita Sánchez
Domínguez; y los participantes en el proyecto: Dra. Alejandra García García, Dr.
Sergio Alfonso Pérez García, y el Dr. Abraham Guadalupe Cano Márquez. Se
revisaron preliminarmente también otros equipos de otras marcas (Falcon-
Thermo Scientific, Jasco-Accura Monterrey), así como otro equipo de Horiba
(Xplora-ONE) no obstante esos otros equipos se descartaron del estudio de
mercado desde un inicio por las limitaciones técnicas que presentaban. Cabe
señalar que con el fin de poder ser capaces de realizar análisis de
Espectroscopía Raman no solamente a micro sino también a nanoescala, tal y
como lo indica el título de este proyecto, se decidió no tener 7 láseres sino 4
láseres, para así podera adquirir un microscopio de AFM que pudiera acoplarse
al espectrómetro Raman, y de esta manera poder realizar incluso análisis TERS
(espectroscopía Raman mejorada con punta). Por tanto en el estudio de
mercado se tomó en cuenta la posibilidad de contar con dicho accesorio. En
cuanto a los láseres que se dejan de considerar, está el de ultravioleta el cual es
el más caro, sin embargo se considera adquirir el equipo listo para incorporar un
láser de UV en un futuro, es decir ópticamente se considera dejarlo listo para
poder incorporar dicho láser. Además se deja de considerar tener un láser de
1085 nm, sin embargo se sigue considerando un láser en el infrarrojo cercano
de 785 nm para poder trabajar con muestras biológicas, por ejemplo.
Se estudiaron los siguientes equipos:
• LABRAM HR EVOLUTION de Horiba (Intercovamex)
• Renishaw InVia de Renishaw (Renishaw)
• Alpha 300R de Witec (Conceptos e Instrumentos)
Estos equipos fueron evaluados técnicamente con base en literatura,
reuniones y presentaciones de los proveedores, visitas in situ a las
instalaciones en las cuales se conocieron los equipos durante julio y
agosto del 2015, y demostraciones realizadas por científicos
especializados de los fabricantes en las cuales se corrieron muestras
problema de investigadores de CIMAV.
A continuación se presenta punto por punto una comparación de cada una
de las características de los sistemas que se consideran importantes.
• Distancia focal. Esta es una de las características más importantes ya que
determina la resolución de los espectros obtenidos. A mayor distancia focal,
mejor resolución. El equipo Labram HR Evolution de Horiba presenta una
distancia focal de 800 mm, mientras que el equipo InViaLABRAM de
Renishaw presenta una distancia focal de 250 mm y el Alpha 300 de Witec
de 300 mm. Desde éste punto de vista el equipo con mejor resolución es el
equipo Labram HR Evolution de Horiba, y esta es una de las características
mas importantes a buscar en el equipo a adquirir.
• Confocalidad. En el equipo de Horiba se logra con un “pinhole”, el de
Renishaw no requiere pinhole y el de Witec el efecto del pinhole se logra a
través de la fibra óptica. En general en este aspecto los tres equipos logran
buena confocalidad, de calidad comparable.
• Rango de frecuencias: es similar en los tres equipos (50 - 4000 cm-1).
• Posibilidad de trabajar a ultrabajas frecuencias: en el de Horiba y el Renishaw
si es posible (con Stokes y Antistokes); con el de Witec también pero con
menor resolución que en las otras frecuencias mas altas.
• La eficiencia Raman y la sensibilidad es buena y comparable en los tres
equipos.
• El bloqueo de luz parásita en los equipos de Horiba y Renishaw se logra con
slit ajustable, mientras que en el de Witec se logra con el diámetro de la fibra
óptica. Es comparable en los tres equipos.
• La resolución máxima es distinta en los tres equipos. El equipo que tiene la
mejor resolución es el de Horiba, de 0.35 cm-1 por pixel, en comparación con
el equipo de Renishaw con 1.2 cm-1, y menos de 1 cm-1 (sin especificar el
valor exacto) de Witec.
• La resolución espacial en los tres equipos es de 250 nm en la modalidad
confocal (para microRaman).
• La localización de los láseres en el caso de Horiba puede ser interna y
externa, en los otros dos es solo externa.
• Los tipos de láseres son a petición del usuario en los tres casos.
• La óptica es predominantemente de espejos en el caso de Horiba; en el caso
de Renishaw es con lentes, y en el caso de Witec toda la óptica es a través
de la fibra óptica. Comparando la óptica con espejos y con lentes, se logra
una mejor acromaticidad con los espejos que con los lentes, ya que los lentes
presentan aberración cromática. En el caso de la fibra óptica en el equipo
observado, se notaron ciertas desventajas, por ejemplo se notó que la fibra
puede ser delicada al momento de acoplarlo con el espectrómetro.
• Las rejillas, en el caso de Horiba y de Renishaw son en montaje cinemático
de fácil intercambio, se utilizan dos; en el caso de Witec son 4, dos para cada
espectrómetro.
• El detector primario cotizado en Horiba y Renishaw son CCD marcas propias,
con posibilidad de usar otras marcas, es un sólo detector ya que es un
espectrómetro para los láseres necesarios (se ocuparán cuatro láseres pero
se pueden manejar hasta 6 con Horiba y hasta 7 con Renishaw. En el caso
de Witec se maneja un espectrómetro para cada rango (UV, visible y el IR
cercano). Por tanto con el equipo de Witec para los cuatro láseres que se van
a manejar se tendrían dos espectrómetros, y dos detectores. Si se quisiera
en un futuro adquirir un láser en el UV se tendría que adquirir otro
espectrómetro, lo cual se considera una gran desventaja. En cambio con
Horiba y Renishaw el espectrómetro ya estaría preparado para expandirse al
UV, solamente se tendría que comprar el láser y la óptica.
• Otros detectores incluidos: en el de Horiba y Renishaw se incluye el EMCCD,
mientras que en la cotización de Witec dicho detector es aparte.
• Los tipos de detectores posibles simultáneamente son CCD, EMCCD, InGaS,
PMT, en los tres equipos.
• La expansibilidad es de moderada a alta en el equipo de Horiba, alta en el
equipo de Renishaw, y limitada en el equipo de Witec.
• Los tres equipos permiten autofoco en modo confocal, así como mapeo 3D
en modo confocal.
• Los tres equipos cuentan con sus modos de mapeo confocal rápido.
• El rango espectral en el equipo de Horiba es de UV (229 nm) hasta IR (2200
nm); el de Renishaw es de UV hasta IR (1400 nm) y el de Witec va de UV,
Vis e IR, en espectrómetros separados.
• La adquisición de espectro en los tres equipos es en modo continuo
extendido.
• La óptica para los láseres en los equipos de Horiba y Renishaw puede ser en
algunos casos compartida y en otros individual, para Witec es individual.
• El ajuste de óptica en el caso de Horiba y Renishaw es computarizado,
mientras que con Witec el ajuste es de fabrica y esto último podría
considerarse una desventaja.
• El equipo AFM en el caso de Horiba el espectrómetro está acoplado a un
equipo de AIST NT, en el caso de Renishaw el espectrómetro está acoplado
a un Innova IRIS de Brooker y con Witec es un pequeño brazo integrado, no
robusto, limitado en sus capacidades, en comparación con los otros dos
equipos.
• En cuanto al uso del AFM, en el caso de Horiba es totalmente automatizado,
en el de Renishaw es semi-automático y en el de Witec es integrado, no
robusto y a nivel micro.
• El láser del AFM, en el caso de Horiba-AIST NT es de 1300 nm, lo cual no
interfiere con los láseres que se van a utilizar en Raman (de 405 nm hasta
785 nm) e incluso si en un futuro se adiciona al sistema un láser de 1064 nm
no habría interferencia. El láser del AFM de Renishaw-Brooker es de 840
nm, lo cual es cercano al láser de 785 nm que se va a tener en el sistema
Raman y provocaría interferencia con un láser de 1064 nm en caso de que
se adquiera. En el caso del AFM integrado de WITEC no aplica pues se usa
el mismo láser del Raman.
• La máxima resolución espacial en TERS (Espectroscopía Raman mejorada
por puntas), es de 7 nm para el equipo de Horiba-AIST NT, de 17.6 nm para
el equipo de Renishaw-Brooker; con el equipo de Witec no se tienen datos
de TERS.
• El equipo de cómputo para manejar el sistema Raman-AFM es comparable
con los tres proveedores.
• La instalación que se ofrece por los tres proveedores es en sitio.
• El soporte ofrecido en los tres caso incluye entrenamiento. Una ventaja
ofrecida por Horiba es que se incluye un “hotline”, una línea telefónica de
soporte que se podrá consultar en cualquier momento, así como soporte en
tiempo real vía conexión remota. En el caso de Renishaw se ofrecen 4 visitas
para entrenamiento. Witec no ofrece ningún tipo de soporte especial, fuera
del entrenamiento inicial para aprender a utilizar el sistema.
• Los precios de las cotizaciones son comparables: $9,692,621.28 MXN para
el equipo de Horiba; $9,896,536.9 MXN para el equipo de Renishaw; y
$9,513,103.16 MXN para el equipo de Witec.
Con base en todas las consideraciones anteriormente mencionadas, datos
proporcionados por los fabricantes, reportes técnicos, visitas in situ,
recomendaciones de expertos, así como en el desempeño de los equipos con las
muestras problema proporcionadas por CIMAV, podemos concluir de este estudio
de mercado, que las características, precio y soporte técnico más adecuados
corresponden al equipo de HORIBA.
III. Descripción del equipo adquirido junto con sus accesorios
Como se explica en el punto anterior, se decidió adquirir el equipo de Horiba por
sus características técnicas. A continuación se enlistan las características
específicas del equipo y sus componentes y accesorios.
1. LabRAM HR Evolution UV-VIS-IR: Microscopio Raman confocal de espacio
libre con espectrómetro de alta resolución de distancia focal mínima de 800mm,
optimizado para 200-2500 nm con una resolución espectral de 0.35 cm-1/pixel a 532
nm @ 1000 cm-1 con rejilla 1800 ln/mm y 0.25 cm-1/pixel a 633 nm @ 1000 cm-1
con rejilla 1800 ln/mm. Preparado para una expansión futura en la cual se permita
integrar un láser en la región ultravioleta. Incluye microscopio Raman confocal,
óptica de transferencia, espectrómetro estigmático equipado con dos rejillas (600 y
1800 ln/mm), detector multicanal EMCCD, y paquete de computo con un suite de
espectroscopía LabSpec 6 de alto desempeño. El sistema está basado en espejos
que aseguran una total acromaticidad en todo el rango espectral UV-VIS-NIR sin
modificar o cambiar óptica.
3. Incluye un detector tipo EMCCD enfriado termoeléctricamente (-60 ºC) con
chip “Back Illuminated” de 1600x200 pixeles de 16 micras. Permite velocidad de
lecturas de hasta 3 MHz y trabaja desde 300 nm a 1000 nm. Con recubrimiento tipo
BVF. Además, tiene la posibilidad de adicionar un segundo detector que podría
incrementar el rango de análisis hasta 2200nm, sin cambiar de elementos ópticos.
4. El sistema incluye 4 láseres de las siguientes longitudes de onda: 405 nm,
532 nm, 633 nm y 785nm, con selección de láser automático usando el software y
todos los ópticos y filtros necesarios para espectroscopia Raman.
5. Filtro de paso largo para mediciones de fotoluminiscencia (PL) hasta 1600
nm y mediciones macro PL hasta 2200 nm, incluyendo los filtros, divisores de haz
y soportes necesarios.
6. Se incluye un modo de alta velocidad de adquisición Raman para mapeos
rápidos y de muestreo de áreas amplias. Totalmente confocal con todos los láseres
y capaz de utilizar objetivos 100X con máxima confocalidad. Incluye software y
componentes electrónicos requeridos.
7. Se incluye un modo de barrido dual para UV-VIS-NIR basado en el uso de
dos escáneres XY que permiten dos modos de operación: (1) Modo de barrido:
para registrar datos promedio de Raman en una área grande previniendo daños a
materiales foto sensitivos, y (2) Modo de pasos (confocal): para adquisición de
mapeos Raman en pasos mínimos de 50 nm.
8. Platina motorizada del microscopio confocal en ejes XYZ. Con un rango de
X = 75 mm - Y = 50 mm, eje zeta micrométrico motorizado, con pasos mínimos en
XY de: paso = 10 nm, repetitividad 1 micrómetro, resolución 100 nm, y una
resolución en zeta de 0.01 micrómetros. Incluye todo lo necesario para controlar el
enfoque en la superficie de la muestra con exactitud y alta velocidad.
9. Incluye dispositivo para autoenfoque, incluyendo el accesorio optomecánico
y sistema de detección para controlar el enfoque en la superficie de la muestra con
exactitud y alta velocidad. Capaz de hacer análisis por mapeo automático o
muestras rugosas y análisis por perfil de profundidad.
10. Incluye los siguientes objetivos ópticos para el microscopio: 20X, 50X, 100X,
50X ULWD, 100X LWD y 100X para inmersión en aceite.
11. Arreglo de cámara CCD para microscopio confocal en posición normal (90 º)
con respecto al plano de enfoque y colineal al láser.
12. Incluye accesorio para el análisis Raman de líquidos, equipado con un
soporte de celda de 10mm x 10mm con espejo esférico trasero para efecto de
multipasos que permite incrementar la señal de líquidos claros al menos por un
factor de 3.
13. Monturas cinemáticas motorizadas controladas por computadora para 4 o
más Filtros Rayleigh.
14. Se incluye una plataforma de calentamiento CCR que se acopla a la
plataforma del microscopio confocal (Linkham).
15. Biblioteca de datos espectrales que contiene al menos 1,700 espectros de
polímeros, materiales inorgánicos, tintas y pigmentos, semiconductores y
biomateriales (KnowItAll HORIBA Edition Spectral Library). Compatible con el
software de control y manejo de datos del instrumento.
16. Módulos de software para Análisis Multivariable (LabSpec 6).
17. Módulo automatizado para localización y análisis de partículas en la muestra.
18. Computadora para control total del instrumento, adquisición y tratamiento de
datos. Con dos pantallas y disco duro externo de respaldo.
19. Software basado en Windows incluyendo una Suite de Espectroscopia
(LabSpec 6).
20. Puerto lateral horizontal para acoplamiento de equipo Raman con el equipo
de AFM.
21. AIST-NT AFM OMEGASCOPE (HE002, AIST SPM head). Microscopio de
Fuerza Atómica que utiliza un diodo de retroalimentación en la región del infrarrojo,
mayor a 1100nm para prevenir interferencias con el detector CCD para
espectroscopia. Acceso óptico superior y de lado para iluminación externa por láser.
Acceso óptico simultáneo superior/lateral para objetivos Mitutoyo 0.7/0.28
(100x/10x); máximo objetivo superior: 100x, 0.7 NA; máximo objetivo lateral: 20x,
0.42 NA. Las mediciones AFM se pueden realizar en todas las longitudes de onda
dentro del rango del detector CCD (desde 200 a 1100 nm). Especialmente
mediciones de co-localización y TERS.
23. La cabeza del AFM permite barridos mínimos de 100um X 100um en XY y
15um en Z.
26. Los modos posibles de barrido AFM son: Contacto, Semi-Contacto, No
Contacto, LFM, PFM, Contraste de fases, MFM, MFM de un solo paso, EFM, EFM
de un solo paso, SKM, SCM.
28. El sistema permite visualizar la muestra con cámara de video, tanto sobre el
eje vertical como lateral.
30. Workstation para el AFM
31. Software para el AFM
32. Incluye una mesa óptica de dimensiones adecuadas para el sistema
(Thorlabs).
IV. Beneficios en la adquisición/renovación del(os) equipo(s). Programas de Posgrado, formación de recursos humanos, grupos o redes de investigación, nuevas colaboraciones.
Beneficios. Los beneficios en la adquisición del Sistema Raman acoplado a AFM
son principalmente el fortalecimiento y consolidación de la infraestructura del CIMAV
en el tema de materiales avanzados para aplicaciones en nanociencia,
nanotecnología, energía y medio ambiente. Fortalecimiento en particular en el área
de espectroscopía, particularmente ampliando las capacidades locales de
caracterización de propiedades vibracionales para el estudio de materiales y
nanoestructuras, polímeros, cerámicos, etc. con especial interés en aquellos con
aplicaciones en nanotecnología y energía.
Programas de Posgrado. Los programas de posgrado que se ven beneficiados son:
• Maestría en Ciencia de Materiales: Programa de Competencia Internacional
(número de referencia: 000777).
• Doctorado en Ciencia de Materiales: Programa Nacional Consolidado
(número de referencia: 001296).
• Doctorado en Nanotecnología: Programa de Reciente Creación (número de
referencia: 003051)
• Maestría en Ciencia y Tecnología Ambiental: Programa Nacional
Consolidado (número de referencia: 001804)
• Doctorado en Ciencia y Tecnología Ambiental: Programa en Desarrollo
(número de referencia: 0001826).
Formación de Recursos Humanos. La formación de recursos humanos aplica
igualmente a todos los programas de posgrado mencionados arriba, así como a lo
estudiantes de tesis de licenciatura, practicantes, servicio social, estancias
académicas y estudiantes de otros centros e universidades que colaboren con la
institución. Se estarán organizando también cursos teóricos-prácticos para formar a
los estudiantes en la técnica.
Grupos o Redes de Colaboración. Se tiene planeado o se está colaborando con los
siguientes investigadores/grupos de investigación.
• Dra. Lorena L. Garza Tovar, Investigador Titular A, miembro del C.A. de
Almacenamiento y Conversión de Energía de la Universidad Autónoma de
Nuevo León (UANL).
• Dra. Bindu Krishnan, miembro del C.A. de “Ing. de Materiales” de la Fac. Ing.
Mecánica y Eléctrica de la UANL.
• Dr. Isaías Juárez Ramírez, Profesor Investigador de la Fac. de Ingeniería
CIVIL de la UANL.
• Dr. Hugo L. Gallardo Blanco, Investigador del Departamento de Genética de
la Facultad de Medicina, UANL.
• Dra. Angela Suárez Jacobo, Investigador del Grupo de Investigación de
Tecnología Alimentaria, del Centro de Investigación y Asistencia en
Tecnología y Diseño del Estado de Jalisco, Unidad Noreste.
• Dra. María Guadalupe Navarro Rojero, Investigador del Area de Materiales
Avanzados, CIATEQ.
• Dr. Francisco Alfredo García Pastor, Investigador del Gpo de Inv. en Ing.
Metalúrgica, CINVESTAV Saltillo.
• Dr. Gabriel A. Caballero Robledo, Investigador del CINVESTAV Unidad
Monterrey. • Dra. Celia N. Sánchez Domínguez, Investigadora del Departamento de
Bioquímica y Medicina Molecular de la Facultad de Medicina, UANL.
• Dr. José Santos Cruz, Líder del C. A. Materiales Avanzados, Universidad
Autónoma de Querétaro.
• Dra. Laura Peña Parás, Líder del Grupo de Investigación de Nanotecnología,
Universidad de Monterrey.
• Dra. Lina Marcela Hoyos Palacio, Profesor Investigador, Centro de
Bioingeniería, Universidad Pontifícia Bolivariana de Medellín Colombia.
• Dr. Freddy Rafael Perez, Profesor Investigador, Universidad Pontifícia
Bolivariana de Medellín Colombia.
• Dr. Israel Alejandro López Hernández, Facultad de Ciencias Químicas,
UANL.
• Dr. Marcelo Videa, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de
Monterrey, Campus Monterrey.
• Grupo GENES- Group of Embedded Nanomaterials for Energy Scavenging,
de CIMAV Monterrey, somos 5 investigadores (Dra Margarita Sánchez, Dra
Liliana Licea, Dr. Jaime Alvarez, Dr. Alfonso Pérez, Dr. Alfredo Morales).
Dentro de nuestros proyectos estamos utilizando espectroscopía Raman
para caracterizar y entender nuestros nanomateriales.
Además, varios de los investigadores de CIMAV Monterrey, pertenecemos a las
diferentes Redes CONACYT, entre ellas la Red de Nanociencia y Nanotecnología,
la Red de Materia Condensada Blanda, así como otras Redes, como por ejemplo la
Red NanoAndes. Existen planes para colaborar en proyectos o tesis en los que se
involucre la técnica de Raman o el Raman acoplado a AFM, en el marco de dichas
redes.
IV. Colaboración Interinstitucional y/o Interdepartamental, así como Nuevas
Colaboraciones.
• Dr. Israel Alejandro López Hernández, Facultad de Ciencias Químicas,
UANL. Se está iniciando la co-dirección de una tesis de licenciatura con la Dra Margarita Sánchez Domínguez, en la que se usará Raman y Raman acoplado a AFM para SERS y TERS. Nueva Colaboración.
• Dr. Marcelo Videa, Instituto Tecnológico y de Estudios Superiores de
Monterrey, Campus Monterrey. Se iniciará en Agosto del 2016 la codirección de un tesista de doctorado, Elijah Temitope Adesuji, en la cual se usará Raman y Raman acoplado a AFM para SERS y TERS. Nueva Colaboración.
• Dr. Gabriel A. Caballero Robledo, Investigador del CINVESTAV Unidad
Monterrey. Se planea utilizar Raman Confocal para la caracterización de microburbujas. Nueva Colaboración.
• Dr. Isaías Juárez Ramírez, Profesor Investigador de la Fac. de Ingeniería
CIVIL de la UANL. Ya se tiene un articulo indexado publicado con resultados de espectroscopia raman del nuevo equipo: K. Pemartin, A.V. Vela-González, M.B. Moreno-Trejo, C. Leyva-Porras, I.E. Castañeda-Reyna, I. Juárez-Ramírez, C. Solans, M. Sánchez-Domínguez, Synthesis of mixed Cu/Ce oxide nanoparticles by the Oil-in-Water microemulsion reaction method, Materials, 2016, 9(6), 480; doi:10.3390/ma9060480.
• Dra. Lorena L. Garza Tovar, Investigador Titular A, miembro del C.A. de
Almacenamiento y Conversión de Energía de la Universidad Autónoma de
Nuevo León (UANL). Se está co-dirigiendo una tesis de doctorado (estudiante: Nayeli Pineda) con la Dra Margarita Sánchez Domínguez,
en la que se usará Raman para caracterización de materiaales para baterías de ion litio.
V. Cumplimiento de metas
La meta de este proyecto fue la adquisición, instalación, y puesta en marcha de
un sistema de Espectroscopía Raman para caracterización química, estructural
y vibracional de nanomateriales inorgánicos, poliméricos, nanoestructuras de
carbono, nanocompósitos, biomoléculas, entre otros. Como el título del proyecto
lo indica, lo que interesa es el estudio de materiales a Micro y Nanoescala, por
lo que se adquirió un sistema Raman acoplado a un Microscopio de fuerza
atómica.
El equipo fue adquirido, instalado y puesto en marcha, por lo que la meta se
considera cumplida al 100%.
VI. Impacto institucional y/o regional
Impacto Institucional. Ahora que el equipo está instalado y puesto en marcha,
esto nos permitirá generar para la institución: Obtención de conocimiento de
vanguardia en el área de materiales y en particular en el área de nanomateriales;
Fortalecimiento de lazos con instituciones nacionales e internacionales de alto
nivel que permitan una mayor generación de conocimiento de frontera. Se
ampliará el impacto en el desarrollo científico dentro del área de caracterización
química, vibracional y estructural de nanomateriales inorgánicos, polímeros,
biomoléculas, nanoestructuras de carbono, y nanocompósitos. La creación de
conocimiento nuevo apoyará al CIMAV e instituciones de educación superior del
país, a alcanzar niveles de excelencia en investigación científica de primer nivel,
capaz de competir con instituciones líderes a nivel mundial. Mayor número de
publicaciones en revistas de alto impacto e indizadas. El incremento de
investigación básica, aplicada y de innovación permitirá que la región y el país
se sitúen como generadores de conocimiento científico tecnológico de frontera.
Consolidación de los grupos de investigación en las áreas mencionadas,
fortalecimiento de las redes de investigación entre las mismas, posicionamiento
y reconocimiento nacional e internacional del centro en el área de materiales
avanzados con especialidad en nanociencia y nanotecnología.
Impacto Regional. Este equipo ya instalado y puesto en marcha nos permitirá
impactar regionalmente en cuanto a: i) la generación de conocimiento de punta
que permita incorporar a la sociedad personal más calificado, ii) generación de
más opciones de educación de alto nivel, en disciplinas de alto valor agregado,
iii) la divulgación de conocimiento que permite abrir más opciones educativas
que puedan generar un mayor número de estudiantes interesados e
involucrados en el área de materiales y nanotecnología, iv) creación de empleos
mejor remunerados propios de una economía basada en el conocimiento
derivados de tecnologías emergentes basadas en materiales avanzados, v),
fortalecimiento del conocimiento en empresas o áreas de aplicación de gran
relevancia en la vida económica de la región y del país, vi) el desarrollo de
nuevos productos (incluso nanoestructurados) permitirá a la industria nacional,
alcanzar niveles de competitividad a nivel mundial en el desarrollo y
comercialización de nuevos productos, generando un impacto directo a la
economía nacional, mediante la creación de empresas de base tecnológica con
la consecuente generación de empleos.
VII. Obtención y/o avance de resultados
Se tiene una obtención y avance de resultados al 100%. El equipo ha sido
adquirido, instalado y puesto en marcha. También se ha recibido la capacitación
por parte del proveedor y fabricante. Cabe señalar que para la correcta
instalación se realizaron las adecuaciones pertinentes al laboratorio en el que
fue instalado el sistema, que es el Laboratorio de Interacción Luz Materia del
CIMAV Unidad Monterrey.
En las siguientes figuras se muestras fotografías del equipo instalado, bitácora
de uso, instalación, y capacitación. Así como algunos espectros obtenidos con
el equipo para algunas muestras experimentales de CIMAV.
Figura 1. Instalación del equipo LabRam HR Evolution.
Figura 2. Capacitación para uso del equipo LabRam HR Evolution.
Figura 3. Instalación del AIST-NT AFM OMEGASCOPE (HE002, AIST SPM
head), con acoplamiento al LabRam HR Evolution.
Figura 4. Capacitación para uso del AIST-NT AFM OMEGASCOPE (HE002,
AIST SPM head), con acoplamiento al LabRam HR Evolution.
Figura 5. Sistema Raman con AFM acoplado.
Figura 6. Sistema Raman con AFM acoplado.
Figura 7. Instalación eléctrica, UPS y acondicionador, así como tanque de aire
comprimido para suministro a la mesa óptica.
Figura 8. Bitácora de uso del equipo, al día 30 de Junio del 2016.
Figura 9. Espectro Raman de una muestra del CIMAV Unidad Monterrey
(Grafeno).
Figura 10. Espectro Raman de una muestra del CIMAV Unidad Monterrey
(Nanopartículas de Oxido de Cerio).
VIII. Entregables comprometidos El único entregable comprometido en este proyecto fue la adquisición,
instalación y puesta en marcha de un sistema de Espectroscopía Raman para el
estudio de materiales a Micro y Nanoescala.
Cumplimiento de entregable: 100%. Informe elaborado por:
Dra. Margarita Sánchez Domínguez Resposable Técnico del Proyecto: INFR-2015-01 / 255347
