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Materials Science
Catalysis Research
Catalyst nanoparticle imaging and analysis with electron microscopy and EDS.
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Catalysis research
Involved in the processing of over 80% of all manufactured products, catalysts are a critical aspect of modern industry. Heterogeneous nanoparticle catalysts, in particular, are important for a number of modern, environmentally friendly processes such as the production of hydrogen fuel and are found ubiquitously in automotive catalytic converters. As catalysts accelerate production rates and lower temperature requirements for relevant reactions, they significantly reduce the energy needed to perform a given process and/or produce a product of interest.
Nanoparticle catalysis
The morphology, distribution, size, and chemical composition of nanoparticles are crucial for their catalytic efficiency. Scanning transmission electron microscopy (S/TEM) combined with energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS) has proven to be a valuable research tool for the direct observation and quantification of this information. Additionally, high-performance scanning electron microscopy (SEM) tools take excellent images of beam-sensitive catalyst materials under low-beam-energy and low-beam-current conditions without causing sample damage.
Thermo Fisher Scientific provides a range of instrumentation ideally suited for the characterization of catalyst nanoparticles. We also offer a suite of software tools that allow you to automate your workflow, generating high-resolution, large-area nanoparticle data for a holistic overview of your catalyst.
High-resolution EDS maps of a beam-sensitive material used for photocatalytic processes (C3N4(Co)-Pt). The catalyst uses the synergistic behavior of platinum and cobalt nanoparticles to improve catalytic efficiency. Data courtesy of Prof. ShengChun Yang, Xi’an Jiaotong University, China.
On-Demand Webinar: Spectra 200 S/TEM: A workhorse for catalyst characterisation
Watch this webinar to learn advanced catalyst characterisation methods using TEM, how tools like the Spectra 200 S/TEM are used in the catalyst industry and why Haldor Topsøe chooses the Spectra 200 S/TEM.
On-Demand Webinar: Quantitative structural analysis using STEM HAADF-iDPC
This webinar will give an introduction to the relevance of materials in catalysis, the challenges in their synthesis and their characterisation at atomic level.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
3D elemental distribution of a vehicle-aged automotive catalyst sample. Palladium nanoparticles are distributed on oxide carriers.
Metal-organic framework (MOF) with a 2.8 nm pore size. Excellent performance at low beam energy and low beam current enables the Verios SEM to image beam-sensitive materials, like this MOF, at very high resolution, without any sample damage. Image width = ~350 nm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
Carbon nanotubes with catalyst particles on top, imaged at 2 kV using the Verios SEM. Mixed signal from different in-column detectors reveals the topography and elemental contrast of this material. Image width = ~4.2 μm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
High-resolution TEM imaging of Pt-Rh catalyst nanoparticles enabled by the Thermo Scientific Ceta 16M Camera, revealing the crystalline lattice structure of nanoparticles. Sample courtesy: Prof. B. Gorman and Prof. R. Richards, Colorado School of Mines.
On-Demand Webinar: Spectra 200 S/TEM: A workhorse for catalyst characterisation
Watch this webinar to learn advanced catalyst characterisation methods using TEM, how tools like the Spectra 200 S/TEM are used in the catalyst industry and why Haldor Topsøe chooses the Spectra 200 S/TEM.
On-Demand Webinar: Quantitative structural analysis using STEM HAADF-iDPC
This webinar will give an introduction to the relevance of materials in catalysis, the challenges in their synthesis and their characterisation at atomic level.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
Bright field transmission electron microscopy image of iron oxide quantum dots, which are used as a catalyst in variety of chemical processing reactions. Data courtesy of the Regional Centre of Advanced Technologies and Materials, Palacky University, Olomouc, Czech Republic.
3D elemental distribution of a vehicle-aged automotive catalyst sample. Palladium nanoparticles are distributed on oxide carriers.
Metal-organic framework (MOF) with a 2.8 nm pore size. Excellent performance at low beam energy and low beam current enables the Verios SEM to image beam-sensitive materials, like this MOF, at very high resolution, without any sample damage. Image width = ~350 nm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
Carbon nanotubes with catalyst particles on top, imaged at 2 kV using the Verios SEM. Mixed signal from different in-column detectors reveals the topography and elemental contrast of this material. Image width = ~4.2 μm. Image by Devin Wu, Thermo Fisher Scientific.
High-resolution TEM imaging of Pt-Rh catalyst nanoparticles enabled by the Thermo Scientific Ceta 16M Camera, revealing the crystalline lattice structure of nanoparticles. Sample courtesy: Prof. B. Gorman and Prof. R. Richards, Colorado School of Mines.
Control de procesos mediante microscopía electrónica
La industria moderna exige un alto rendimiento con una calidad superior, un equilibrio que se mantiene a través de un control de procesos sólido. Las herramientas SEM y TEM con software de automatización exclusivo proporcionan información rápida y multiescala para la supervisión y la mejora de procesos.
Control de calidad y análisis de fallos
El control y garantía de calidad son esenciales en la industria moderna. Ofrecemos una gama de herramientas de EM y espectroscopía para el análisis multiescala y multimodal de defectos, lo que le permite tomar decisiones fiables e informadas para el control y la mejora de procesos.
Investigación sobre materiales fundamentales
Se investigan nuevos materiales a escalas cada vez más pequeñas para lograr el máximo control de sus propiedades físicas y químicas. La microscopía electrónica proporciona a los investigadores información clave sobre una amplia variedad de características materiales a escala nanométrica.
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Preparación de muestras (S)TEM
Los microscopios DualBeam permiten la preparación de muestras ultrafinas de alta calidad para el análisis (S)TEM. Gracias a la automatización avanzada, los usuarios con cualquier nivel de experiencia pueden obtener resultados de nivel experto para una amplia gama de materiales.
Caracterización de materiales en 3D
El desarrollo de materiales suele requerir caracterización en 3D en varias escalas. Los instrumentos DualBeam permiten el corte en secciones en serie de grandes volúmenes y la posterior adquisición de imágenes SEM a escala de nanómetro, las cuales se pueden procesar en reconstrucciones 3D de la muestra de alta calidad.
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Análisis elemental EDS
EDS proporciona información de composición vital sobre las observaciones de microscopio electrónico. En concreto, nuestros exclusivos sistemas de detectores Super-X y Dual-X añaden opciones para mejorar el rendimiento y/o la sensibilidad, permitiendo optimizar la adquisición de datos para cumplir con sus prioridades de investigación.
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Tomografía EDS en 3D
La investigación de materiales modernos depende cada vez más del análisis a nanoescala en tres dimensiones. La caracterización en 3D, incluidos los datos de composición para el contexto químico y estructural completo, es posible con EM en 3D y espectroscopia de rayos X dispersiva.
Espectroscopia de energía dispersiva
La espectroscopía de energía dispersiva (EDS) recopila información elemental detallada junto con imágenes de microscopía electrónica, proporcionando un contexto de composición esencial para las observaciones de EM. Con EDS, se puede determinar la composición química desde barridos de superficie rápidos y holísticos hasta átomos individuales.
Asignación elemental a escala atómica con EDS
El EDS de resolución atómica proporciona un contexto químico incomparable para el análisis de materiales al diferenciar la identidad elemental de los átomos individuales. Cuando se combina con TEM de alta resolución, es posible observar la organización precisa de los átomos en una muestra.
ColorSEM
Mediante la utilización de EDS en tiempo real (espectroscopia de rayos X por dispersión de energía) con cuantificación en tiempo real, la tecnología ColorSEM transforma las imágenes SEM en una técnica de color. Cualquier usuario puede adquirir datos elementales de forma continua para obtener información más completa que nunca.
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Adquisición de imágenes con HRSTEM y HRTEM
La microscopía electrónica de transmisión es muy valiosa para caracterizar la estructura de nanopartículas y nanomateriales. EL TEM y STEM de alta resolución permiten obtener datos de resolución atómica junto con información sobre la composición química.
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Adquisición de imágenes de contraste de fase diferencial
La investigación electrónica moderna se basa en el análisis a nanoescala de las propiedades eléctricas y magnéticas. El contraste de fase diferencial STEM (DPC-STEM) puede obtener imágenes de la fuerza y la distribución de los campos magnéticos en una muestra y mostrar la estructura de dominio magnético.
Adquisición de imágenes de muestras calientes
El estudio de los materiales en condiciones reales suele implicar el trabajo a altas temperaturas. El comportamiento de los materiales cuando se recristalizan, derriten, deforman o reaccionan ante el calor se puede estudiar in situ con la microscopía electrónica de barrido o con las herramientas DualBeam.
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SEM ambiental (ESEM)
El SEM ambiental permite que se adquieran imágenes de los materiales en su estado nativo. Esto es ideal para investigadores académicos e industriales que necesitan probar y analizar muestras húmedas, sucias, reactivas, con liberación de gases o que no son compatibles con el vacío.
Espectroscopía de pérdida de energía de electrones
La investigación en ciencias de los materiales se beneficia de la EELS de alta resolución para una amplia gama de aplicaciones analíticas. Esto incluye asignación elemental de alto rendimiento, alta relación señal-ruido, así como sondeo de estados de oxidación y fonones de superficie.
Corte transversal
El corte transversal proporciona una visión adicional, ya que descubre información de la subsuperficie. Los instrumentos DualBeam tienen columnas FIB para poder realizar el corte transversal con alta calidad. Con la automatización, se puede realizar el procesamiento de muestras de alto rendimiento sin supervisión.
Experimentación in situ
La observación directa y en tiempo real de los cambios microestructurales con microscopía electrónica es necesaria para comprender los principios subyacentes de los procesos dinámicos como la recristalización, el crecimiento del grano y la transformación de fases durante el calentamiento, refrigeración y humectación.
Análisis de partículas
El análisis de partículas juega un papel vital en la investigación de nanomateriales y el control de calidad. La resolución a escala nanométrica y la adquisición de imágenes superiores de microscopía electrónica se pueden combinar con software especializado para la rápida caracterización de polvos y partículas.
SIMS
El detector TOF-SIMS (espectrometría de masas de iones secundaria de tecnología de tiempo de vuelo) para microscopía electrónica de tecnología barrido de haz de iones (FIB-SEM) permite la caracterización analítica de alta resolución de todos los elementos de la tabla periódica, incluso a bajas concentraciones.
Análisis de escala múltiple
Los novedosos materiales se deben analizar a una resolución cada vez mayor, manteniendo el contexto más amplio de la muestra. El análisis de escala múltiple permite la correlación de varias herramientas y modalidades de obtención de imágenes, tales como microTC de rayos X, DualBeam, PFIB láser, SEM y TEM.
Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X
La espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) permite el análisis de superficie, proporcionando la composición elemental, así como el estado químico y electrónico de los 10 nm principales de un material. Con la realización de perfiles de profundidad, el análisis XPS se extiende a la visión de composición de las capas.
Flujo de trabajo de partículas automatizado
El flujo de trabajo de nanopartículas automatizado (APW) es un flujo de trabajo de microscopio electrónico de transmisión para el análisis de nanopartículas que proporciona adquisición de imágenes de área extensa y de alta resolución, además de adquisición de datos en nanoescala, todo ello con un procesamiento sobre la marcha.
Preparación de muestras (S)TEM
Los microscopios DualBeam permiten la preparación de muestras ultrafinas de alta calidad para el análisis (S)TEM. Gracias a la automatización avanzada, los usuarios con cualquier nivel de experiencia pueden obtener resultados de nivel experto para una amplia gama de materiales.
Caracterización de materiales en 3D
El desarrollo de materiales suele requerir caracterización en 3D en varias escalas. Los instrumentos DualBeam permiten el corte en secciones en serie de grandes volúmenes y la posterior adquisición de imágenes SEM a escala de nanómetro, las cuales se pueden procesar en reconstrucciones 3D de la muestra de alta calidad.
Análisis elemental EDS
EDS proporciona información de composición vital sobre las observaciones de microscopio electrónico. En concreto, nuestros exclusivos sistemas de detectores Super-X y Dual-X añaden opciones para mejorar el rendimiento y/o la sensibilidad, permitiendo optimizar la adquisición de datos para cumplir con sus prioridades de investigación.
Tomografía EDS en 3D
La investigación de materiales modernos depende cada vez más del análisis a nanoescala en tres dimensiones. La caracterización en 3D, incluidos los datos de composición para el contexto químico y estructural completo, es posible con EM en 3D y espectroscopia de rayos X dispersiva.
Espectroscopia de energía dispersiva
La espectroscopía de energía dispersiva (EDS) recopila información elemental detallada junto con imágenes de microscopía electrónica, proporcionando un contexto de composición esencial para las observaciones de EM. Con EDS, se puede determinar la composición química desde barridos de superficie rápidos y holísticos hasta átomos individuales.
Asignación elemental a escala atómica con EDS
El EDS de resolución atómica proporciona un contexto químico incomparable para el análisis de materiales al diferenciar la identidad elemental de los átomos individuales. Cuando se combina con TEM de alta resolución, es posible observar la organización precisa de los átomos en una muestra.
ColorSEM
Mediante la utilización de EDS en tiempo real (espectroscopia de rayos X por dispersión de energía) con cuantificación en tiempo real, la tecnología ColorSEM transforma las imágenes SEM en una técnica de color. Cualquier usuario puede adquirir datos elementales de forma continua para obtener información más completa que nunca.
Adquisición de imágenes con HRSTEM y HRTEM
La microscopía electrónica de transmisión es muy valiosa para caracterizar la estructura de nanopartículas y nanomateriales. EL TEM y STEM de alta resolución permiten obtener datos de resolución atómica junto con información sobre la composición química.
Adquisición de imágenes de contraste de fase diferencial
La investigación electrónica moderna se basa en el análisis a nanoescala de las propiedades eléctricas y magnéticas. El contraste de fase diferencial STEM (DPC-STEM) puede obtener imágenes de la fuerza y la distribución de los campos magnéticos en una muestra y mostrar la estructura de dominio magnético.
Adquisición de imágenes de muestras calientes
El estudio de los materiales en condiciones reales suele implicar el trabajo a altas temperaturas. El comportamiento de los materiales cuando se recristalizan, derriten, deforman o reaccionan ante el calor se puede estudiar in situ con la microscopía electrónica de barrido o con las herramientas DualBeam.
SEM ambiental (ESEM)
El SEM ambiental permite que se adquieran imágenes de los materiales en su estado nativo. Esto es ideal para investigadores académicos e industriales que necesitan probar y analizar muestras húmedas, sucias, reactivas, con liberación de gases o que no son compatibles con el vacío.
Espectroscopía de pérdida de energía de electrones
La investigación en ciencias de los materiales se beneficia de la EELS de alta resolución para una amplia gama de aplicaciones analíticas. Esto incluye asignación elemental de alto rendimiento, alta relación señal-ruido, así como sondeo de estados de oxidación y fonones de superficie.
Corte transversal
El corte transversal proporciona una visión adicional, ya que descubre información de la subsuperficie. Los instrumentos DualBeam tienen columnas FIB para poder realizar el corte transversal con alta calidad. Con la automatización, se puede realizar el procesamiento de muestras de alto rendimiento sin supervisión.
Experimentación in situ
La observación directa y en tiempo real de los cambios microestructurales con microscopía electrónica es necesaria para comprender los principios subyacentes de los procesos dinámicos como la recristalización, el crecimiento del grano y la transformación de fases durante el calentamiento, refrigeración y humectación.
Análisis de partículas
El análisis de partículas juega un papel vital en la investigación de nanomateriales y el control de calidad. La resolución a escala nanométrica y la adquisición de imágenes superiores de microscopía electrónica se pueden combinar con software especializado para la rápida caracterización de polvos y partículas.
SIMS
El detector TOF-SIMS (espectrometría de masas de iones secundaria de tecnología de tiempo de vuelo) para microscopía electrónica de tecnología barrido de haz de iones (FIB-SEM) permite la caracterización analítica de alta resolución de todos los elementos de la tabla periódica, incluso a bajas concentraciones.
Análisis de escala múltiple
Los novedosos materiales se deben analizar a una resolución cada vez mayor, manteniendo el contexto más amplio de la muestra. El análisis de escala múltiple permite la correlación de varias herramientas y modalidades de obtención de imágenes, tales como microTC de rayos X, DualBeam, PFIB láser, SEM y TEM.
Espectroscopía de fotoelectrones de rayos X
La espectroscopía de fotoelectrones de rayos X (XPS) permite el análisis de superficie, proporcionando la composición elemental, así como el estado químico y electrónico de los 10 nm principales de un material. Con la realización de perfiles de profundidad, el análisis XPS se extiende a la visión de composición de las capas.
Flujo de trabajo de partículas automatizado
El flujo de trabajo de nanopartículas automatizado (APW) es un flujo de trabajo de microscopio electrónico de transmisión para el análisis de nanopartículas que proporciona adquisición de imágenes de área extensa y de alta resolución, además de adquisición de datos en nanoescala, todo ello con un procesamiento sobre la marcha.
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