Las Unidades de Servicios de I+D de IMDEA Nanociencia ofrecen una amplia gama de servicios científicos (SERVICIOS DE LABORATORIO) orientados a posicionar sus actividades con los más altos estándares de calidad. En IMDEA Nanociencia fomentamos la formación y preparación de nuestro personal técnico para que nuestros servicios sean competitivos. Nuestro personal altamente cualificado utiliza tecnología y equipos innovadores y de última generación para apoyar a los grupos de investigación y a las empresas del sector privado. Con este fin, se ha elaborado un «perfil de servicios» en el que se enumeran todas las características relacionadas con cada laboratorio, lo que permite identificar una por una la utilidad que los servicios prestados por los laboratorios que se indican a continuación pueden ofrecer a los posibles clientes:
1. LABORATORIO DE MICROSCOPÍA AVANZADA Y CIENCIA DE SUPERFICIES
Este laboratorio está equipado con una cámara de ultra alto vacío (UHV) que alberga un microscopio de efecto túnel de baja temperatura (LT-STM) que permite realizar experimentos en un rango de temperatura que va desde 4,5 ºK hasta 300 ºK. En esta configuración experimental es posible depositar películas ultrafinas de diferentes materiales, así como capas moleculares, y estudiarlas mediante microscopía y espectroscopia de efecto túnel. Esta combinación nos permite estudiar las propiedades electrónicas con resolución atómica. Podemos abordar nuevos problemas, como la difusión superficial de átomos y moléculas individuales, los procesos catalíticos en superficies, el estudio de ondas estacionarias y ondas de densidad de carga, el estudio en el espacio real de estados de pozos cuánticos, la estructura de dominios magnéticos de superficies con resolución atómica y la interacción entre moléculas individuales y sus modos de vibración.
El laboratorio de microscopía de fuerza atómica (AFM) del IMDEA Nanociencia ofrece una instalación para la caracterización estructural, magnética o electrostática de superficies de diferente naturaleza (aislantes, metálicas, proteínas, bacterias...). La caracterización de la superficie se puede realizar en modo de contacto o de tapping en medios aire o líquido. Para ello, contamos con dos equipos AFM diferentes: 1) JPK Nanowizard II, que combina microscopía de fluorescencia y de fuerza atómica, lo que proporciona multitud de aplicaciones en la investigación de la materia blanda y las ciencias de la vida, 2) el sistema AFM Nanotec Cervantes, que integra diferentes unidades para mediciones de contacto y tapping en medios aire o líquido, lo que permite sondear las características I-V, magnéticas y electrostáticas de cualquier superficie o la dureza de indentación en biomoléculas.
2. LABORATORIOS DE NANOÓPTICA
Este laboratorio se especializa en espectroscopia y microscopía ópticas, en particular en espectroscopia a bajas temperaturas con alta resolución espectral y temporal (picosegundos). Algunas de las técnicas empleadas son, por ejemplo, la espectroscopia de bombeo y sonda en el rango de tiempo de nanosegundos a milisegundos, la quema espectral de agujeros (SHB), el recuento de fotones individuales correlacionados en el tiempo (TCPS), la espectroscopia Raman, la microscopía óptica confocal y la microscopía óptica de campo cercano. Otro de los focos de nuestro trabajo es la sonda ultrasónica sensible a la fase de las propiedades mecánicas de objetos nanométricos, incluyendo películas delgadas orgánicas e inorgánicas, en el rango de frecuencia de MHz a GHz.
La caracterización fotofísica completa de materiales conjugados (materiales orgánicos, inorgánicos y también biológicos) y dispositivos optoelectrónicos se puede llevar a cabo en este laboratorio equipado con técnicas espectroscópicas que cubren todo el espectro, desde el UV hasta el infrarrojo medio: espectroscopias de transmisión y reflexión, espectroscopias de fluorescencia y fosforescencia con una resolución entre 2 ps y milisegundos, espectroscopia de absorción fotoinducida resuelta en el tiempo en un régimen que va desde 30 fs hasta milisegundos, espectroscopia de electroabsorción, un equipo láser de femtosegundos y otras técnicas de electromodulación. El equipo está optimizado para detectar señales de baja intensidad óptica, como en los dispositivos fotovoltaicos (debido a la baja radiación solar) y la electrónica molecular (debido al bajo número de moléculas). Las mediciones se realizan en un entorno controlado o en alto vacío, a temperatura ambiente o hasta 1,5 ºK. Las muestras estudiadas son muestras en solución, en películas de diferente espesor y dispositivos optoelectrónicos, siendo posible en este último caso comprobar las propiedades ópticas durante el funcionamiento.
Este laboratorio incluye los siguientes servicios de caracterización avanzada:
Espectroscopia de electroabsorción en estado estacionario. Esta técnica es una herramienta útil para caracterizar las propiedades aniónicas y catiónicas de los semiconductores orgánicos. Además, es una técnica muy útil para comprender los mecanismos de degradación en los diodos orgánicos emisores de luz. Los estudios de electroabsorción inducida por campo permiten dilucidar el campo incorporado en toda el área activa del dispositivo, que está intrínsecamente relacionado con la diferencia de función de trabajo entre el cátodo y el ánodo. Por lo tanto, la formación de óxido en los electrodos o las impurezas químicas en la interfaz orgánica-inorgánica pueden revelarse mediante el cambio asociado en el campo incorporado.
Mediciones de fotoconductividad. La caracterización de la respuesta espectral de los fotodetectores y las células solares es otra actividad que puede realizar nuestro laboratorio. También podemos ofrecer una gama de servicios diferentes, como la medición de la respuesta espectral monocromática, la determinación de la eficiencia cuántica externa y las características de corriente-voltaje.
Mediciones de absorción transitoria. Podemos monitorizar la dinámica de estados excitados de larga duración, como polarones no relajados o estados triplet. La ventana temporal de detección de este experimento se amplía de 1 ns a 100 ms. Este tipo de estudios son relevantes, por ejemplo, para la caracterización de fotosensibilizadores en la terapia fotodinámica, los estudios de complejos biológicos que captan la luz y la caracterización de estados cargados en sistemas orgánicos desordenados.
Espectroscopia de bombeo y sonda. La dinámica inicial (30 fs - 1 ns) de los estados excitados en semiconductores puede explorarse con esta técnica. La naturaleza de estos estados, así como sus principales mecanismos de decaimiento, se desentrañan mediante la exploración en el espectro visible y el infrarrojo cercano. Al excitar con altas fluencias, es posible revelar la presencia de procesos de aniquilación que están intrínsecamente relacionados con la movilidad de los excitones. En los materiales moleculares, las excitaciones cargadas (polarones) pueden distinguirse espectralmente de los excitones de Frenkel. La monitorización de la absorción de los polarones proporciona información sobre la movilidad de los polarones y los procesos de recombinación, de crucial importancia para los dispositivos optoelectrónicos.
3. LABORATORIO DE NANOMAGNETISMO
Este laboratorio se centra en el estudio de las propiedades de las nanoestructuras magnéticas artificiales de materiales orgánicos e inorgánicos, incluyendo películas ultrafinas, multicapas, redes ordenadas (generadas por procesos litográficos y autoorganización) y nanopartículas, con especial énfasis en los procesos de inversión de magnetización. Las nanoestructuras se cultivan en ultraalto vacío (UHV) mediante epitaxia de haz molecular (MBE) y se caracterizan con herramientas estándar de ciencia de superficies. Se ha creado un sistema MBE orgánico más específico para desarrollar películas ultrafinas y nanoestructuras multicapa orgánicas e híbridas (orgánicas-inorgánicas) bien controladas, con vistas a la espintrónica molecular.
Se dispone de dos magnetómetros magnetoópticos de alta resolución de fabricación propia para la caracterización magnética a temperatura ambiente. Uno en reflexión (magnetometría vectorial del efecto Kerr magnetoóptico v-MOKE) y otro en transmisión (magnetometría del efecto Faraday magnetoóptico resuelto en el tiempo tr-MOFE), dedicados a nanoestructuras magnéticas opacas y semitransparentes, respectivamente. En ambos montajes, las mediciones magnéticas pueden realizarse a diferentes ángulos de campo aplicado (en todo el rango angular con una resolución angular superior a 0,5º) y con una amplia gama de frecuencias dinámicas (es decir, velocidades de barrido de campo que van desde 1x10-6 T/s hasta 1x107 T/s). Se están desarrollando dos nuevas configuraciones magnetoópticas Kerr: M(R)OKE (magnetometría dual de magnetorresistencia y efecto Kerr magnetoóptico) nos permitirá estudiar simultáneamente la respuesta magnetorresistiva y los procesos de inversión de magnetización en nanoestructuras magnéticas a temperatura ambiente; LT-vMOKE (Tristan), en el que, utilizando un prototipo de sistema criostático de helio con movimiento rotatorio de la muestra en vacío, podríamos realizar la caracterización magnética desde 5 K hasta 500 K.
4. CENTRO DE NANOFABRICACIÓN
Se está construyendo un nuevo Centro de Nanofabricación en el edificio IMDEA Nanociencia, que ofrecerá servicios avanzados consistentes en la fabricación de nanomateriales a medida, nanoestructuras personalizadas y dispositivos de muestra. Este centro gestionará la nueva sala limpia. Se trata de una instalación compartida del Campus de Excelencia Internacional UAM+CSIC que ofrecerá un servicio de laboratorio de pago abierto a usuarios externos y proporcionará un acceso con tarifas muy reducidas a los usuarios académicos. La sala limpia se está equipando para satisfacer la mayoría de las necesidades de nanofabricación.