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Les matériaux métalliques sont des matériaux possédant des propriétés telles que le lustre, la ductilité, la conductivité facile et le transfert de chaleur. Il est généralement divisé en deux types : les métaux ferreux et les métaux non ferreux. Les métaux ferreux comprennent le fer, le chrome, le manganèse, etc. Jusqu'à présent, le fer et l'acier dominent encore dans la composition des matières premières industrielles. De nombreuses entreprises sidérurgiques et instituts de recherche utilisent les avantages uniques du SEM pour résoudre les problèmes rencontrés lors de la production et pour aider à la recherche et au développement de nouveaux produits. La microscopie électronique à balayage avec les accessoires correspondants est devenue un outil favorable pour l'industrie sidérurgique et métallurgique pour mener des recherches et identifier les problèmes dans le processus de production. Avec l'augmentation de la résolution et de l'automatisation du SEM, l'application du SEM dans l'analyse et la caractérisation des matériaux devient de plus en plus répandue.   L’analyse des échecs est une nouvelle discipline qui a été popularisée ces dernières années par les entreprises militaires auprès des chercheurs et des entreprises. La défaillance des pièces métalliques peut entraîner une dégradation des performances de la pièce dans les cas mineurs et des accidents de sécurité des personnes dans les cas majeurs. Localiser les causes d’échec grâce à l’analyse des échecs et proposer des mesures d’amélioration efficaces sont des étapes essentielles pour garantir la sécurité du fonctionnement du projet. Par conséquent, tirer pleinement parti des avantages de la microscopie électronique à balayage apportera une grande contribution au progrès de l’industrie des matériaux métalliques.     01 Observation au microscope électronique de la rupture par traction de pièces métalliques        La fracture se produit toujours dans la partie la plus faible du tissu métallique et enregistre de nombreuses informations précieuses sur l'ensemble du processus de fracture, de sorte que l'observation et l'étude de la fracture ont toujours été soulignées dans l'étude de la fracture. L'analyse morphologique de la fracture permet d'étudier certains problèmes fondamentaux qui conduisent à la fracture du matériau, tels que la cause de la fracture, la nature de la fracture et le mode de fracture. Si nous voulons étudier en profondeur le mécanisme de fracture du matériau, nous devons généralement analyser la composition de la micro-zone à la surface de la fracture, et l'analyse de la fracture est désormais devenue un outil important pour l'analyse des défaillances des composants métalliques.     Fig. 1 Morphologie de la fracture par traction au microscope électronique à balayage CIQTEK SEM3100   Selon la nature de la fracture, la fracture peut être largement classée en fracture fragile et fracture plastique. La surface de fracture de...

Pouvez-vous imaginer un disque dur d’ordinateur portable de la taille d’un grain de riz ? Skyrmion, une mystérieuse structure de quasiparticules dans le champ magnétique, pourrait faire de cette idée apparemment impensable une réalité, avec plus d'espace de stockage et des taux de transfert de données plus rapides pour ce « grain de riz ». Alors, comment observer cette étrange structure de particules ? Le CIQTEK Quantum Diamond Atomic Le microscope à force (QDAFM), basé sur le centre de vacance d'azote (NV) en imagerie à balayage diamant et AFM, peut vous donner la réponse.     Qu'est-ce que Skyrmion   Avec le développement rapide des circuits intégrés à grande échelle, le processus de puce à l'échelle nanométrique, l'effet quantique est progressivement mis en évidence et la « loi de Moore » a rencontré des limites physiques. Dans le même temps, avec une telle densité de composants électroniques intégrés sur la puce, le problème de la dissipation thermique est devenu un défi de taille. Les gens ont un besoin urgent d'une nouvelle technologie pour surmonter les goulots d'étranglement et promouvoir le développement durable des circuits intégrés.   Les dispositifs spintroniques peuvent atteindre une plus grande efficacité dans le stockage, le transfert et le traitement des informations en exploitant les propriétés de spin des électrons, ce qui constitue un moyen important de résoudre le dilemme ci-dessus. Ces dernières années, les propriétés topologiques des structures magnétiques et leurs applications associées devraient devenir les supports d'informations des dispositifs spintroniques de nouvelle génération, qui constituent l'un des points chauds de la recherche actuelle dans ce domaine.   Le skyrmion (ci-après appelé skyrmion magnétique) est une structure de spin topologiquement protégée avec des propriétés de quasi-particules, et en tant que type particulier de paroi de domaine magnétique, sa structure est une distribution de magnétisation avec des vortex. Semblable au mur du domaine magnétique, il existe également un retournement de moment magnétique dans le skyrmion, mais contrairement au mur de domaine, le skyrmion est une structure vortex, et son retournement de moment magnétique se fait du centre vers l'extérieur, et les plus courants sont de type Bloch. skyrmions et skyrmions de type Neel.   Figure 1 :  Diagramme schématique de la structure du skyrmion. (a) Skyrmions de type Neel (b) Skyrmions de type Bloch   Le skyrmion est un support d'informations naturel doté de propriétés supérieures telles qu'une manipulation facile, une stabilité facile, une petite taille et une vitesse de conduite rapide. Par conséquent, les appareils électroniques basés sur les skyrmions devraient répondre aux exigences de performances des futurs appareils en termes de capacité non volatile, élevée, de vitesse élevée et de faible consommation d'énergie.   Quelles sont les applications des Skyrmions   Mémoire d...

La méthode de résonance paramagnétique électronique (EPR) par piégeage de spin est une méthode qui combine la technique de piégeage de spin avec la technique EPR pour détecter les radicaux libres à courte durée de vie.     Pourquoi utiliser la technologie Spin Trapping ? Les radicaux libres  sont des atomes ou des groupes comportant des électrons non appariés formés par la liaison covalente de molécules composées dans des conditions externes telles que la chaleur et la lumière. On les trouve largement dans la nature. Avec le développement de disciplines interdisciplinaires telles que la biologie, la chimie et la médecine, les scientifiques ont découvert que de nombreuses maladies sont associées aux radicaux libres. Cependant, en raison de leur nature active et réactive, les radicaux libres générés dans les réactions sont souvent instables à température ambiante et difficiles à détecter directement à l’aide des méthodes conventionnelles de spectroscopie RPE.    Bien que les radicaux libres de courte durée puissent être étudiés par des techniques de RPE résolues dans le temps ou des techniques de congélation rapide à basse température, leurs concentrations plus faibles pour la plupart des radicaux libres dans les systèmes biologiques limitent la mise en œuvre des techniques ci-dessus. La technique du spin trapping, quant à elle, permet la détection de radicaux libres à courte durée de vie à température ambiante par une méthode indirecte.     Fondamentaux de la technologie du piégeage de spin   Dans une expérience de piégeage de spin, un piège à spin (une substance antimagnétique insaturée capable de piéger les radicaux libres) est ajouté au système. Après avoir ajouté le piège à spin, les radicaux instables et le piège formeront des adduits de spin plus stables ou à durée de vie plus longue. En détectant les spectres RPE des adduits de spin et en traitant et analysant les données, nous pouvons inverser le type de radicaux et ainsi détecter indirectement les radicaux libres instables.     Figure 1 Principe de la technique de capture de spin (DMPO comme exemple)     Sélection de Spin Trap   Les pièges à spin les plus largement utilisés sont principalement des composés nitrone ou nitroso, les pièges à spin typiques sont le MNP (dimère de 2-méthyl-2-nitrosopropane), le PBN (N-tert-butyl α-phényl nitrone), le DMPO (5,5-diméthyl- 1-pyrroline-N-oxyde), et les structures sont illustrées à la figure 2. Et un excellent piège à spin doit satisfaire trois conditions.   1. Les adduits de spin formés par des pièges à spin avec des radicaux libres instables doivent être de nature stable et avoir une longue durée de vie. 2. Les spectres RPE des adduits de spin formés par les pièges à spin et divers radicaux instables doivent être facilement distinguables et identifiables. 3. Le piège à spin réagit facilement spécifiquement avec une variété de radicaux libres, et il n'y a pas de ré...

La technique de résonance paramagnétique électronique (EPR ou ESR) est la seule méthode disponible pour détecter directement les électrons non appariés dans les échantillons. Parmi elles, la méthode quantitative EPR (ESR) peut fournir le nombre de spins électroniques non appariés dans un échantillon, ce qui est essentiel pour étudier la cinétique de la réaction, expliquant le mécanisme de réaction et les applications commerciales. Par conséquent, l’obtention des nombres de spins électroniques non appariés d’échantillons par des techniques de résonance paramagnétique électronique a été un sujet de recherche brûlant.  Deux principales méthodes quantitatives de résonance paramagnétique électronique sont disponibles : l'EPR quantitative relative (ESR) et l'EPR quantitative absolue (ESR).     Méthode EPR quantitative relative (ESR)   La méthode EPR quantitative relative est réalisée en comparant la zone intégrée du spectre d'absorption EPR d'un échantillon inconnu avec la zone intégrée du spectre d'absorption EPR d'un échantillon standard. Par conséquent, dans la méthode EPR quantitative relative, un échantillon standard avec un nombre connu de spins doit être introduit. La taille de la zone intégrée du spectre d'absorption RPE n'est pas seulement liée au nombre de spins électroniques non appariés dans l'échantillon, mais également aux réglages des paramètres expérimentaux, à la constante diélectrique de l'échantillon, à la taille et à la forme de l'échantillon. , et la position de l'échantillon dans la cavité résonante. Par conséquent, pour obtenir des résultats quantitatifs plus précis dans la méthode EPR quantitative relative, l'échantillon standard et l'échantillon inconnu doivent être de nature similaire, de forme et de taille similaires, et dans la même position dans la cavité résonante.   Sources d’erreurs EPR quantitatives     Méthode EPR quantitative absolue  (ESR)   La méthode EPR quantitative absolue signifie que le nombre de spins électroniques non appariés dans un échantillon peut être obtenu directement par test EPR sans utiliser d'échantillon standard. Dans les expériences RPE quantitatives absolues, pour obtenir directement le nombre de spins électroniques non appariés dans un échantillon, la valeur de l'aire intégrale quadratique du spectre RPE (généralement le spectre différentiel de premier ordre) de l'échantillon à tester, les paramètres expérimentaux, le volume de l'échantillon, la fonction de distribution de la cavité de résonance et le facteur de correction sont nécessaires. Le nombre absolu de spins électroniques non appariés dans l'échantillon peut être directement obtenu en obtenant d'abord le spectre EPR de l'échantillon via le test EPR, puis en traitant le spectre différentiel de premier ordre EPR pour obtenir la deuxième valeur de surface intégrée, puis en combinant le paramètres expérimentaux, volume de l'échantillon, fonction de distribution de la cavité résonante et fact...

Basés sur des propriétés quantiques, les capteurs de spin électronique ont une sensibilité élevée et peuvent être largement utilisés pour sonder diverses propriétés physicochimiques, telles que le champ électrique, le champ magnétique, la dynamique moléculaire ou protéique et les particules nucléaires ou autres. Ces avantages uniques et ces scénarios d’application potentiels font des capteurs basés sur le spin une direction de recherche actuellement en vogue. Sc 3 C 2 @C 80  possède un spin électronique très stable protégé par une cage en carbone, qui convient à la détection par adsorption de gaz dans des matériaux poreux. Le Py-COF est un matériau de structure organique poreux récemment apparu doté de propriétés d'adsorption uniques, qui a été préparé à l'aide d'un élément de base auto-condensant avec un groupe formyle et un groupe amino. préparé avec une taille de pores théorique de 1,38 nm. Ainsi, une unité métallofullerène Sc 3 C 2 @C 80  (taille d'environ 0,8 nm) peut pénétrer dans l'un des nanopores du Py-COF.   Un capteur nanospin basé sur du fullerène métallique a été développé par Taishan Wang, chercheur à l'Institut de chimie de l'Académie chinoise des sciences, pour détecter l'adsorption de gaz dans un cadre organique poreux. Le fullerène métallique paramagnétique, Sc 3 C 2 @C 80 , a été intégré dans les nanopores d'une structure organique covalente à base de pyrène (Py-COF). Les N 2、 CO 、 CH 4、 CO 2、 C 3 H 6  et C 3 H 8  dans le Py-COF intégré à la  sonde de spin Sc 3 C 2 @C 80 ont été enregistrés à l'aide de la technique EPR (CIQTEK EPR200-Plus ).Il a été montré que les signaux EPR du Sc 3 C 2 @C 80 intégré  étaient régulièrement corrélés aux propriétés d'adsorption de gaz du Py-COF. Les résultats de l'étude ont été publiés dans Nature Communications sous le titre « Capteur de nano-spin intégré pour le sondage in situ de l'adsorption de gaz à l'intérieur de cadres organiques poreux ».     Sonder les propriétés d'adsorption de gaz du Py-COF à l'aide du spin moléculaire de Sc 3 C 2 @C 8     Dans l'étude, les auteurs ont utilisé un métallofullerène doté de propriétés paramagnétiques, Sc 3 C 2 @C 80  (taille d'environ 0,8 nm), comme sonde de spin intégrée dans un nanopore de COF à base de pyrène (Py-COF) pour détecter l'adsorption de gaz. au sein de Py-COF. Ensuite, les propriétés d'adsorption du Py-COF pour les gaz N 2、 CO 、 CH 4、 CO 2、 C 3 H 6  et C 3 H 8  ont été étudiées en enregistrant les  signaux EPR Sc 3 C 2 @C 80 intégrés. Il est montré que les signaux EPR de Sc 3 C 2 @C 80  suivent régulièrement les propriétés d'adsorption de gaz de Py-COF. Et contrairement aux mesures conventionnelles d’isotherme d’adsorption, ce capteur nanospin implantable peut détecter l’adsorption et la désorption de gaz par une surveillance in situ en temps réel. Le capteur nanospin proposé a également été utilisé pour sonder les propriétés d’adsorption de gaz de la ...

L’énergie hydrogène est l’énergie propre qui conduit à la transformation de l’énergie fossile traditionnelle en énergie verte. Sa densité énergétique est 3 fois celle du pétrole et 4,5 fois celle du charbon ! C’est l’orientation technologique disruptive de la future révolution énergétique. La pile à combustible à hydrogène est le moyen clé pour réaliser la conversion de l'énergie hydrogène en énergie électrique, et les pays du monde entier attachent une grande importance au développement de la technologie des piles à combustible à hydrogène. Cela a mis en avant des exigences plus élevées en matière de matériaux, de technologie de processus et de moyens de caractérisation de la chaîne industrielle de l'hydrogène, de l'énergie et des piles à combustible à hydrogène. La technologie d’adsorption de gaz est l’une des méthodes importantes pour la caractérisation de la surface des matériaux et joue un rôle crucial dans l’utilisation de l’énergie hydrogène, principalement dans les piles à combustible à hydrogène.   Application de la technologie d'adsorption de gaz pour la caractérisation dans l'industrie de production d'hydrogène. La production d'hydrogène est la première étape dans l'exploitation de l'énergie hydrogène. La production d’hydrogène à partir d’eau électrolytique avec un gaz de haute pureté, à faible teneur en impuretés et facile à combiner avec des sources d’énergie renouvelables est considérée comme l’approvisionnement en énergie d’hydrogène vert le plus prometteur à l’avenir [1]. Pour améliorer l’efficacité de la production d’hydrogène à partir de l’eau électrolytique, le développement et l’utilisation de catalyseurs à électrodes HER hautes performances constituent une méthode éprouvée.  Les matériaux carbonés poreux représentés par le graphène possèdent d'excellentes propriétés physicochimiques, telles qu'une structure de pores riche, une grande surface spécifique, une conductivité électrique élevée et une bonne stabilité électrochimique, qui ouvrent de nouvelles opportunités pour la construction de systèmes catalytiques composites efficaces. La capacité de précipitation de l'hydrogène est améliorée grâce au chargement de co-catalyseurs ou au dopage hétéroatomique [2].   De plus, un grand nombre d'études ont montré que l'activité catalytique des catalyseurs d'électrodes HER dépend en grande partie du nombre de sites actifs exposés à leurs surfaces et que plus il y a de sites actifs exposés, meilleures sont leurs performances catalytiques correspondantes. La plus grande surface spécifique du matériau carboné poreux, lorsqu'il est utilisé comme support, exposera dans une certaine mesure davantage de sites actifs au matériau actif et accélérera la réaction de production d'hydrogène.   Voici des exemples de caractérisation de matériaux graphènes à l'aide de l'analyseur de surface spécifique et de taille de pores CIQTEK V-Sorb X800.  De la figure 1, on peut voir que la surface du graphène préparé par différents procéd...

Saviez-vous que la lumière peut créer du son ? À la fin du XIXe siècle, le scientifique Alexander Graham Bell (considéré comme l'un des inventeurs du téléphone) a découvert le phénomène selon lequel des matériaux produisent des ondes sonores après avoir absorbé l'énergie lumineuse, connu sous le nom d'effet photoacoustique.   Alexander Graham Bell Source de l’image : Technologie Sina   Après les années 1960, avec le développement de la technologie de détection des signaux faibles, des microphones très sensibles et des microphones piézoélectriques en céramique sont apparus. Les scientifiques ont développé une nouvelle technique d'analyse spectroscopique basée sur l'effet photoacoustique - la spectroscopie photoacoustique, qui peut être utilisée pour détecter les substances des échantillons et leurs propriétés thermiques spectroscopiques, devenant ainsi un outil puissant pour la recherche physicochimique sur les composés inorganiques et organiques, les semi-conducteurs, les métaux et les matériaux polymères. , etc.     Comment faire en sorte que la lumière crée du son ? Comme le montre la figure ci-dessous, une source de lumière modulée par un monochromateur, ou une lumière pulsée telle qu'un laser pulsé, arrive sur une cellule photoacoustique. Le matériau à mesurer dans la cellule photoacoustique absorbe l'énergie lumineuse et le taux d'absorption varie en fonction de la longueur d'onde de la lumière incidente et du matériau. Cela est dû aux différents niveaux d'énergie des molécules atomiques constituées dans les différents matériaux, et le taux d'absorption de la lumière par le matériau augmente lorsque la fréquence ν de la lumière incidente est proche du niveau d'énergie hν. Les molécules atomiques qui sautent vers des niveaux d’énergie plus élevés après avoir absorbé la lumière ne restent pas aux niveaux d’énergie plus élevés ; au lieu de cela, ils ont tendance à libérer de l'énergie et à se détendre jusqu'à l'état fondamental le plus bas, où l'énergie libérée apparaît souvent sous forme d'énergie thermique et provoque une dilatation thermique et un changement de volume du matériau. Lorsque l’on restreint le volume d’un matériau, par exemple en le plaçant dans une cellule photoacoustique, son expansion entraîne des changements de pression. Après avoir appliqué une modulation périodique à l’intensité de la lumière incidente, la température, le volume et la pression du matériau changent également périodiquement, ce qui entraîne une onde mécanique détectable. Cette oscillation peut être détectée par un microphone sensible ou un microphone piézoélectrique en céramique, c'est ce que nous appelons un signal photoacoustique.   Schéma de principe     Comment un amplificateur lock-in mesure-t-il les signaux photoacoustiques ?   En résumé, le signal photoacoustique est généré par un signal de pression beaucoup plus petit converti à partir d'une très petite chaleur (libérée par relaxation atomique ou moléculai...

La technique du piégeage de spin a été largement utilisée en biologie et en chimie car elle permet de détecter des radicaux à courte durée de vie. Pour les expériences de piégeage de spin, de nombreux facteurs tels que le moment d’ajout de l’agent de piégeage, la concentration de l’agent de piégeage, le solvant du système et le pH du système peuvent affecter les résultats expérimentaux. Par conséquent, pour différents radicaux, il est nécessaire de sélectionner l’agent de piégeage et de concevoir le schéma expérimental de manière raisonnable pour obtenir les meilleurs résultats expérimentaux.   1. Agent de piégeage et sélection de solvants   Les radicaux O-centre courants sont les radicaux hydroxyles, les radicaux anions superoxydes et l'oxygène singulet.   Radicaux hydroxyles ( ∙OH )   Pour les radicaux hydroxyles, ils sont généralement détectés dans des solutions aqueuses et capturés à l'aide du DMPO, qui forme des adduits avec le DMPO avec des demi-vies allant de quelques minutes à plusieurs dizaines de minutes.   Radicaux anioniques superoxyde ( ∙O 2 - )   Pour les radicaux anions superoxydes, si le DMPO est choisi comme agent de piégeage, la détection doit être effectuée dans un système au méthanol. En effet, la capacité de liaison de l’eau et du DMPO est supérieure à celle des radicaux superoxydes au DMPO. Si des radicaux superoxydes sont détectés dans l’eau, la vitesse de liaison de l’eau au DMPO sera supérieure à celle des radicaux superoxydes au DMPO, ce qui fera que les radicaux superoxydes ne seront pas facilement capturés. Bien entendu, si les radicaux superoxydes sont produits en grande quantité, ils peuvent également être capturés par le DMPO. Si l'on souhaite piéger les radicaux superoxydes en solution aqueuse, le BMPO doit être choisi comme agent de piégeage car la demi-vie des adduits formés par le BMPO piégeant les radicaux superoxydes en solution aqueuse peut aller jusqu'à plusieurs minutes.   État unilinéaire ( 1 O 2 )   Pour la détection de l'oxygène à l'état linéaire unique, TEMP est généralement sélectionné comme agent de capture, et son principe de détection est illustré à la figure 1. L'oxygène à l'état monolinéaire peut oxyder TEMP pour former des radicaux TEMPO contenant des électrons uniques, qui peuvent être détectés par les électrons paramagnétiques. spectrométrie de résonance. Étant donné que le TEMP est facilement oxydé et sujet au signal de fond, le TEMP doit être testé avant de détecter l'oxygène à l'état monolinéaire à titre d'expérience de contrôle. Figure 1 Mécanisme de TEMP pour détecter l'oxygène singulet     Tableau 1 : Agent de piégeage de détection de radicaux O-centre courant et sélection du solvant   2. Temps d'ajout de l'agent de piégeage         Dans les réactions photocatalytiques, lorsque la lumière irradie le catalyseur, les électrons de la bande de valence sont excités vers la bande de conduction, produisant des paires...