Investigadores del Centro Nacional de Aceleradores (CNA) y el Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (ICMS) publican un estudio que utiliza la Espectroscopía por Retrodispersión Rutherford (RBS) con uno de los aceleradores tandem del CNA para cuantificar de forma simultánea los elementos ligeros en tres tipos de compuestos. Esta técnica supera las limitaciones de otras basasdas en rayos X o partículas alfa para caracterizar este tipo de materiales compuestos, con aplicaciones en la industria alimentaria, entre otras.
En el estudio se analizaron tres tipos de láminas: polímeros, silicio con helio y silicio fluorado. En las láminas delgadas de polímeros, macromoléculas constituidas por la unión de una o varias unidades químicas, la cantidad de elementos ligeros como el carbono (C), nitrógeno (N) u oxígeno (O), condiciona su comportamiento. El contenido en helio (He) incorporado por distintos métodos en láminas delgadas de silicio determina sus propiedades ópticas. Asimismo, capas de carbono fluorado presentan propiedades antisépticas en distinto grado según la cantidad de flúor (F) que contengan. Por lo tanto, es importante disponer de un método que nos permita caracterizar el contenido de estos elementos ligeros (He, C, N, O y F) en distintos materiales.
A pesar de la relevancia que tiene la cuantificación de estos elementos, se trata de una tarea complicada. Aunque existen diferentes técnicas capaces de detectarlos, la información que aportan es limitada. Del grupo de técnicas que utiliza haces de iones, el análisis con reacciones nucleares es la que ofrece una mejor resolución, pero no permite la cuantificación simultñánea de distintos elementos, ya que estos análisis se optimizan con una reacción distinta para cada elemento que queremos detectar.
Aumento de la sensibilidad en la detección
Ahora, los investigadores de la Unidad de Análisis con Haces de Iones del Centro Nacional de Aceleradores (Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía-CSIC) en colaboración con investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Sevilla (CSIC-Universidad de Sevilla-Junta de Andalucía) han desarrollado este estudio de láminas delgadas con distintos elementos ligeros, He, C, N, O y F, usando para ello el acelerador Tándem de 3 MeV del CNA, obteniendo de este modo una cuantificación simultánea de todos estos elementos.
La técnica de Espectroscopía por Retrodispersión Rutherford (RBS, por sus siglas en inglés) se basa en el estudio de la energía de los iones retrodispersados (tradicionalmente partículas alfa) acelerados con energía de algunos MeVs (megaelectronvoltios). En este caso se han utilizado protones en lugar de partículas alfa, con una energía de 2 MeV. Así se han podido separar mejor las señales de los diferentes elementos ligeros que se desean detectar, aumentando la sensibilidad de detección. Mediante esta técnica se llega a cuantificar los elementos ligeros en cantidades menores al 10% atómico en capas con espesores de 200-500 nanómetros (nm).
El investigador del CNA responsable del estudio, Javier Ferrer, indica que la importancia radica en que la cuantificación simultánea de los elementos ligeros existentes en láminas delgadas resulta de interés en muchos campos tecnológicos tales como los biomateriales o los conductores transparentes".
