Actividades formativas de Doctorado de la Universidad de Cádiz

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AFM Training Workshop (Taller práctico de AFM)

Organiza: Comisión Académica del Programa de Doctorado en Nanociencia y Tecnologías de Materiales

Inscripción en: https://posgrado.uca.es/doctor
(en este momento no hay plazo abierto para inscripción en este curso)

Coordinación:

Dr. D. HICHAM BAKKALI .

Plazas ofertadas por grupo: 8
Duración: 24 horas (20 h. presenciales)
Modalidad: Presencial Idioma: Español/Inglés

Lugar de impartición: Facultad de Ciencias
Campus de Puerto Real
Precio de matrícula de este curso: 13.13 euros

Destinatarios
Doctorandos de los Programas de Doctorado en Nanociencias y Tecnologías de Materiales y en Fabricación, Materiales e Ingeniería Ambiental

Descripción general
Fundamentos de la Microscopía de Fuerza Atómica (AFM).

Objetivos

Al finalizar el Taller de AFM, el estudiante debe conocer los fundamentos de la Microscopía de Fuerza Atómica (AFM), aprendiendo el manejo básico (bajo supervisión) de los microscopios AFM Bruker modelos Multimode 8-HR y Dimension ICON, además de conocer los métodos de preparación de muestras, los modos de operación de los microscopios, y el uso del software necesario para el procesamiento de las imágenes obtenidas con él.

Contenidos

Teóricos:

T1. Conceptos generales sobre la técnica AFM. Partes principales del microscopio AFM. Modos de operación topográficos básicos: contacto, tapping y PeakForce Tapping.
T2. La curva de fuerza. Medidas Nanomecánicas Cuantitativas (QNM).
T3. Modos Eléctricos: C-AFM, KPFM y sMIM. Combinación con los modos topográficos.
T4. Otros modos de trabajo: magnético (MFM) y térmico (SThM/Nano-TA).

Prácticos:

P1. Puesta en marcha de un experimento AFM. Obtención de la topografía de una muestra en modo tapping. Software para el tratamiento de imágenes AFM y eliminación de artefactos típicos.
P2. Obtención de la topografía mejorada en modo PeakForce Tapping y de mapas nanomecánicos. Tratamiento e interpretación de imágenes combinadas.
P3. Obtención de mapas de potencial de superficie. Combinación de mapas topográficos y eléctricos.
P4. Obtención de mapas magnéticos y térmicos. Tratamiento de imágenes combinadas topográficas y magnéticas o térmicas.

Prácticas de ordenador:

Tratamiento de imágenes AFM con el software Gwyddion, de código abierto.

Prácticas de laboratorio:

Análisis químico mediante AFM de superficies de monocapas auto-ensambladas con diferentes grupos funcionales

Competencias básicas y capacidades

Una vez montada una muestra y la sonda apropiada en el Microscopio de Fuerza Atómica (AFM), ser capaz de realizar un experimento mediante esta técnica, obteniendo una imagen topográfica de la superficie de la muestra en combinación con el mapa de propiedades mecánicas, eléctricas, magnéticas o térmicas de dicha superficie. Empleando el programa de procesamiento de imágenes, ser capaz de corregir los posibles artefactos que aparezcan para optimizar la imagen obtenida, y determinar a partir de ella algunas características superficiales básicas (rugosidad, tamaño y distribución de rasgos superficiales, distribución de parámetros mecánicos, eléctricos, magnéticos o térmicos, etc.) según sea necesario en cada caso.

Metodología

Cada sesión teórica de 1 h irá seguida de un seminario práctico de 3 h impartido al mismo tiempo en el aula y a distancia desde el Laboratorio AFM del IMEYMAT. De cada seminario práctico se derivará una tarea de entrega obligatoria a través del Campus Virtual.

Al finalizar esta primera parte del aprendizaje, los estudiantes se dividirán en grupos para realizar una práctica de laboratorio en la que tendrán que preparar una muestra primero y obtener después diferentes imágenes de AFM de la misma, trabajando en paralelo con cada uno de los dos microscopios disponibles en el Laboratorio de AFM del IMEYMAT. De esta actividad práctica, se derivará una tarea de entrega obligatoria a través del Campus Virtual.

Sistema de evaluación
Se considerará superado el curso si se verifican las siguientes condiciones: Asistencia mínima al 80% de las clases teóricas y prácticas. Asistencia a la prácticas de laboratorio. Entrega de la totalidad de los trabajos académicos dirigidos que se propongan.

Bibliografía

P. Eaton y P. West, "Atomic Force Microscopy", Oxford University Press (2010).

P. Klapetek, D. Necas y C. Anderson, "Gwyddion User Guide", http://gwyddion.net/documentation/user-guide-en/ (página visitada el 1/06/2021).

Programación (11-07-2022 a 22-07-2022)
11-07-2022	10:00-11:00	Facultad de Ciencias. Aula por determinar	Manuel Domínguez de la Vega Hicham Bakkali	Introducción general a la técnica AFM. Partes y funciones del microscopio AFM. Modos contacto y tapping.
11-07-2022	11:00-14:00	Facultad de Ciencias. Aula por determinar y Laboratorio AFM del IMEYMAT (mediante conexión por escritorio remoto)	Hicham Bakkali Manuel Domínguez de la Vega	Seminario práctico: Puesta en marcha de un experimento AFM. Obtención de imágenes AFM en modo contacto y tapping. Tratamiento y análisis de las imágenes obtenidas con el software de código abierto Gwyddion
12-07-2022	10:00-11:00	Facultad de Ciencias	Manuel Domínguez de la Vega Hicham Bakkali	Seminario práctico: Puesta en marcha de un experimento AFM. Obtención de imágenes AFM en modo contacto y tapping. Tratamiento y análisis de las imágenes obtenidas con el software de código abierto Gwyddion
12-07-2022	11:00-14:00	Facultad de Ciencias. Aula por determinar y Laboratorio AFM del IMEYMAT (mediante conexión por escritorio remoto)	Hicham Bakkali Manuel Domínguez de la Vega	Seminario práctico: Obtención de imágenes topográficas en modo PeakForce Tapping. Comparación con los métodos tradicionales. Medidas nanomecánicas cuantitativas en una muestra patrón. Tratamiento y análisis con el software Gwyddion de las imágenes obtenidas
13-07-2022	10:00-11:00	Facultad de Ciencias. Aula por determinar	Manuel Domínguez de la Vega Hicham Bakkali	Modos de trabajo eléctricos: Conductive-AFM, KPFM y s-MIM
13-07-2022	11:00-14:00	Facultad de Ciencias. Aula por determinar y Laboratorio AFM del IMEYMAT (mediante conexión por escritorio remoto)	Hicham Bakkali Manuel Domínguez de la Vega	Seminario práctico: Obtención de imágenes topográficas de AFM en combinación con mapas de propiedades eléctricas: conductividad, potencial de superficie, etc. Tratamiento y análisis con el software Gwyddion de las imágenes obtenidas
14-07-2022	10:00-11:00	Facultad de Ciencias. Aula por determinar	Manuel Domínguez de la Vega Hicham Bakkali	Otros modos de imagen derivados del AFM: modos magnéticos (MFM) y/o térmicos (SThM, NanoTA)
14-07-2022	11:00-14:00	Facultad de Ciencias. Aula por determinar y Laboratorio AFM del IMEYMAT (mediante conexión por escritorio remoto)	Hicham Bakkali Manuel Domínguez de la Vega	btención de imágenes en modo magnético (MFM) o térmico (SThM). Experimentos NanoTA. Tratamiento y análisis con el software Gwyddion de las imágenes obtenidas
15-07-2022	10:00-14:00	Facultad de Ciencias. Laboratorio docente LAB-FC8 / IMEYMAT. Laboratorio AFM	Hicham Bakkali Manuel Domínguez de la Vega	Práctica de Laboratorio: Realización en grupo con un máximo de 4 personas/grupo. En primer lugar, cada grupo preparará una muestra de monocapas auto-ensambladas creando un patrón con dos componentes (ODT y MHA) sobre un sustrato de oro, utilizando para ello un tampón de impresión de PDMS previamente fabricado. A continuación, la muestra preparada se llevará al laboratorio de AFM para la obtención de imágenes en modo PeakForce Tapping QNM. Las imágenes obtenidas deberán ser procesadas a posteriori por cada estudiante para elaborar un informe individual de la práctica realizada. El plazo de entrega del informe, que se realizará a través del campus virtual, será de una semana (hasta el 22/7/2022)

Información adicional

Profesores:

Dr. Hicham Bakkali (Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería Metalúrgica y Química Inorgánica).

Dr. Manuel Domínguez de la Vega (Departamento de Física de la Materia Condensada).