Grafito Pirolítico de Alto Ordenamiento (HOPG)
HOPG de alta calidad para investigación y monocromadores
Chino
Inglés
Sustratos HOPG para Microscopía de efecto túnel y Microscopía de fuerza atómica.
SPI Supplies ofrece Grafito Pirolítico de Alto Ordenamiento (HOPG) proveniente de dos orígenes totalmente diferentes. No es que uno sea mejor que otro, ya que la calidad de ambos es excelente. Sin embargo, las dos marcas de HOPG están fabricados utilizando procesos diferentes y por tanto, hay variaciones en sus características físicas. SPI pone a su disposición ambos tipos de HOPG, dando la opción a sus clientes para elegir cuál es el que puede tener un mejor desempeño.
Introducción:
El Grafito Pirolítico de Alto Ordenamiento (HOPG) es una forma relativamente nueva de carbono de alta pureza, que provee a los microscopistas una superficie lisa. A diferencia de la mica HOPG es totalmente no-polar y para muestras donde el análisis elemental debe efectuarse,provee de un fondo con detección unica de carbono en el rango elemental. La extrema suavidad del HOPG genera resultados en un fondo sin defectos, a excepción de niveles de resolución atómicos. Lo que actualmente se conoce como grafito pirolítico tiene su antecedente en lo que se denominaba el
"Kish grafito"
. El HOPG de SPI Supplies no debe confundirse con el
Carbono vítreo SPI Supplies
.
Estructura Lamelar:
El grafito en general y particularmente el HOPG se describe como constituido por una estructura lamelar, como la
mica
,
disulfuro de molibdeno
y otros materiales laminados que se componen de planos comprimidos. Todos estos ejemplos de estructuras lamelares tienen fuerzas mucho mayores entre los planos laterales que entre los planos intermedios, lo que explica la propiedad de descamado característica de estos materiales.
Información de interés sobre el HOPG
Propiedades de descamado
- Debido a la estructura laminada del HOPG éste puede descamarse casi de la misma forma que la mica. El enfoque más usual es tomar un pedazo de cinta adhesiva, por ejemplo la
cinta de doble cara adhesiva 3M
®
"Scotch Brand"
), presionar sobre la superficie plana y retirarla. La cinta invariablemente retirará una capa delgada de HOPG. Esta superficie recién descamada es lo que se utiliza como sustrato.
De lo anterior nos podemos preguntar ¿cuántas capas por muestra?
Esto no es una respuesta sencilla, pero para una bloque de 2 mm de la graduación más alta (por ejemplo SPI-1 o ZYA), se reporta que puede obtenerse de 20 a 40 capas. No garantizamos un número constante y si de su propia experiencia ha encontrado que se encuentra por arriba o por abajo de este rango, nos gustaría mucho nos compartiera su comentario. Para los niveles más bajos el número de capas a partir de un espesor de 2 mm será menor, aunque no podemos predecir cuanto menos.
Imagen plana basal
- En una imagen de HOPG con resolución atómica tomada en microscopía de efecto túnel, hay dos posibles imágenes. La imagen normalmente obtenida se aprecia como un arreglo estrechamente empacado. En este arreglo cada átomos se rodea por seis átomos vecinos. La distancia entre cualquiera de ellos es 0.246 nm. Bajo condiciones idales particularmente si la punta de la sonda es un átomo único, podrá apreciar la estructura que muestra los anillos hexagonales que forman la verdadera estructura del grafito. La distancia atómica centro a centro en esta imagen es de 0.1415 nm. Esta distancia en cualquier caso es una propiedad atómica del carbono y no depende del grado del grafito. La imagen mostrada aquí es el arreglo comprimido, y la otra es la imagen obtenida del plano basal del HOPG bajo la mayoría de las circusntancias.
Uso como monocromadores de grafito:
El HOPG ofrecido por SPI Supplies, particularmente el SPI-1 y el ZYA, reportan difractar los Rayos-X y los neutrones con mayor eficiencia comparado a cualquier otro material. Para Rayos-X por ejemplo, las intensidades se incrementan hasta 5 veces más que lo que podría ser con un cristal de fluoruro de litio. Un monocromador que utilice estos grados tan altos de HOPG (es decir los que tienen una estructura de mosaico menor) dan intensidades tres veces mayores que el LiF a la misma resolución.
Planicidad/Rugosidad
- El HOPG tiene una estructura de policristales cuyo tamaño varía, siendo el máximo de 10 mm para el de major calidad. La superficie recientemente preparada se compone de capas atómicas escalonadas 0.2-0.3 nm y capas de varias docenas de capas atómicas. Cuanta mayor calidad, menor rugosidad de la superficie y menor el número de capas escalonadas en una superficie recién descamada.
Extensión de mosaico
-Este término es una medida de qué tan altamente ordenado está el HOPG. Cuanto menor la extensión, mayor ordenamiento presentará el HOPG, lo que resulta en una superficie que prácticamente no muestra escalonamiento. Este tipo de características normalmente están asociadas a precios más elevados. Sin embargo, ya que el material con baja extensión de mosaico se descama más fácilmente, es factible pensar en obtener un mayor número de capas a partir de este material, de tal forma que el costo incremental es menor.
Hay dos marcas distintas de HOPG: a) SPI Supplies y b) GE Advanced Ceramics. Los procesos utilizados para obtener el HOPG se mantienen como confidenciales, aunque tenemos razón para pensar que ambos tienen más similitudes que diferencias. En ambas marcas existen tres grados, siendo el más alto el de calidad de "calibración", seguido opr el grado para "investigación" y finalmente el grado "técnico" donde se requiere menos material quizá cuando principalmente se está interesado en demostrar las propiedades de descamado.
La forma clásica de medir la extensión de mosaico es por difracción de Rayos-X, sin embargo hay distintos métodos reportados en la literatura y como puede esperarse, habrá distintos resultados. Los detalles precisos de los métodos de difracción de Rayos X para la caracterización del HOPG de ambas marcas mencionadas anteriormente es de carácter confidencial y por tanto, sin comentar cuál es el mejor, un método comparado con el otro da resultados dispares, como comparar manzanas con naranjas. No obstante, comentaremos lo que puede conocerse públicamente de estos métodos en las siguientes secciones.
Estructura de columna:
La estructura es estrictamente columnar, es decir, que las columnas corren verticalmente a través del material. Dicho de otro modo, la orilla de los granos puede apreciarse en superficies laterales. Entonces, la extensión del mosaico es el ángulo de desviación de la orilla del grano a partir de su eje perpendicular (de la estructura de columna). La investigación en física láser encuentran este aspecto de información importante.
Uso a temperaturas elevadas
En la medida que más y más aplicaciones se encuentran en HOPG en la investigación y en tecnología, más requieren características buenas a alta temperatura. Podemos reportar la siguiente información que podría ser de utilidad para quienes consideren tal uso:
Aire: > 500°C/932°F (Starts to burn)
Vacío a 0.1 torr: > 2500°C/4532°F
Atmósfera inerte(N, Ar, He) > 3500°C/6332°F
Calibración en eje z:
Las crestas y valles en una superficie de HOPG no está calibrada a su altura. Sin embargo, los planos cristalográficos tienen una estructura definida y la altura de una sola capa es de 0.34 nm. Referencia: L. Pauling,
The Nature of the Chemical Bond
, p. 235, 3a. Edición, 1960.
Es probable que pueda encontrar capas al azar, como resultado del proceso de descamado. Un método alternativo es crear secciones oxidando la superficie en un horno ventilado.
Alta pureza
- Todos los grados HOPG tienen purezas comparables y niveles de impurezas que están en el orden de 10 ppm en cenizas o menores.
Inactividad química:
El HOPG exhibe una gran inactividad química a prácticamente todos los materiales, incluyendo el tetróxido de osmio. El único medio en el que el producto "desaparece" rápidamente es en presencia de plasma de oxígeno como el generado en el grabador de plasma
SPI Supplies Plasma Prep II plasma etcher
.
Conductividad térmica:
Debido a la naturaleza anisótropa del HOPG, la conductividad térmica es diferente en distintas direcciones. Es 1800Wt/C° a lo largo del plano basal y 8-10Wt/C° en perpendicular al plano basal. La conductividad térmica es alta para cualquier tipo de HOPG. La transferencia de calor tiene la misma conductividad térmica que otras muestras de HOPG, pero es más económica. La conductividad térmica aparentemente es independiente del grado de HOPG.
Resumen de diferencias entre los dos grados:
Como verá, hay algunas "diferencias" entre las marcas de HOPG de SPI Supplies y GE Advanced Ceramics. No obstante, la mayor diferencia puede estar en en nivel de medida y caracterización, más que en el material por sí mismo. Tenemos cientos si no es que miles de usuarios de HOPG de la marca SPI Supplies y nos comentan que no encuentran diferencia entre productos, y por nuestra parte, compartimos la información con la que contamos, dejando la decisión final al usuario. Lo que es un hecho es que no tenemos referencia de investigadores que hayan detectado diferencias substanciales entre los productos de SPI Supplies comparados con GE advanced Ceramics.
SPI Supplies ofredce dos diferentes alternativas para adquirir HOPG
SPI Supplies ofrece su "marca propia" de HOPG. Está disponible en tres diferentes grados y en varios tamaños estándar de catálogo, lo que los hace económicamente accesibles. SPI puede también fabricar tamaños personalizados, cubriendo así prácticamente toda necesidad. Los tiempos de entrega en la mayoría de los materiales customizados es de aproximadamente seis semanas.
¡Déjenos saber sus necesidades!
. Los costos iniciales para elaborar las primeras piezas suele ser elevado, más que los productos estándar de tamaño similar.
Densidad del HOPG:
La densidad de los tres grados de HOPG (SPI-1, SPI-2 y SPI-3) es 2.27 g/cm
-3
. Desconocemos la densidad del producto de Advanced Ceramics, pero pensamos que es muy similar, si no es que es igual.
Medición en los lados:
La difracción de Rayos-X está hecha en solo uno de los dos lados de la placa de HOPG y el valor obtenido es el reportado. Los dos lados no son exactamente lo mismo, y puede haber cierta asimetría a través de la sección cruzada de cada placa. Cuando el HOPG se fabrica, un lado termina siendo relativamente plana, mientras que la otra cara es con aspecto de "burbujas". Curiosamente, la extensión de mosaico más compacta es el lado con "burbujas". El lado opuesto puede tener la misma compactación en la extensión de mosaico o ser menor. Estamos haciendo modificaciones en el empaque del HOPG de nuestro producto, de tal forma que aparezca un pedazo de cinta en el lado "opuesto" para que no haya confusión en la identificación de cada lado. Abajo encontrará más información de la relevancia de esto.
Grado SPI-1
El grado SPI-1 es muy similar al ZYA descrito más abajo, y es comparalbe al mejor HOPG "grado para calibración", exhibiendo 0.4° +/- 0.1° (esto demuestra una perfección cristalina sobresaliente) pero a un menor precio menor que otros HOPG de calidad comparable. Este HOPG es el que tiene el mayor ordenamiento; el tamaño de grano es típicamente superior a 3 mm pero puede ser tan grande como 10 mm y es usado principalmente para propósitos de calibración o para experimentación en donde se requiere HOPG del más alto ordenamiento. Este es el material de más alta calidad y también el de mayor costo. Es adecuado para los requerimientos de calibración y de investigación más críticos.
Grado SPI-2
Muy similar a STM-1 (ver más abajo), este grado tiene un ángulo de mosaico tan pequeño como 0.8° +/- 0.2°. El tamaño de grano lateral puede ser hasta de 0.5 mm aunque puede llegar a tener un tamaño de 1 mm. Note que este grado es menos "descamable" que el que tiene el mosaico 0.4°, es decir el SPI-1. Muchos usuarios encuentran este grado más que adecuado para todas sus muestras, principalmente para las más críticas, y con un precio accesible para el trabajo de rutina. Algunos usuarios prefieren este grado al SPI-1 porque las capas para descamado son ligeramente onduladas, por lo que las muestras pueden acomodarse mejor (mejor adhesión).
Grado SPI-3
Exhibe un ángulo de mosaico tan pequeño como 3.5° "+/- 1.5° y aunque no es el más aceptable para los experimentos más demandantes, es adecuado para el trabajo docente y su precio económico lo hace la mejor opción. Este grado presenta un menor ordenamiento y tiene un tamaño de grano no mayor que el comprendido en un rango de 30-40 nm. Es el más recomendable para que lo utilicen estudiantes. Debido a su bajo nivel de ordenamiento, puede esperarse que las capas individuales muestren varios escalonamientos.
Especificación de espesor:
La especificación estándar es de ± 0.1 mm. Este espesor está más allá de lo que se necesita para un monocromador típico para Rayos-X. No obstante, queremos subrayar el punto de que las tolerancias en las dimensiones de grosor son considerablemente pequeñas comparadas con otras marcas de HOPG. El usuario obendrá un material no más delgado que 1.9 mm para un grosor nominal en un producto de 2 mm.
Resistividad eléctrica:
Paralelo al plano de la capa: 4 x 10-5 ohm-cm
Perpendicular: 0.15 ohm-cm
Cortes customizados:
Podemos proveer cortes customizados para satisfacer cualquier requerimiento de el cliente, siempre y cuando los cortes requeridos sean a partir de la pieza más grande ofrecida para un grado en particular. La "excepción" surge cuando las solicitudes son de piezas menores a 10x10 mm.
En la medida que las piezas se vuelven más y más pequeñas, es más complicado manejarlas, además de que se necesita herramental especial (que también es costoso). Sin embargo, podemos ofrecer piezas en 5x5 mm y 7x7 mm. El precio por volumen de material empieza a incrementarse, y esto es debido a los problemas asociados con el manejo de piezas pequeñas. Mientras las dimensiones son menores, es más difícil mantener las capas del material sin separarse. Si uno mismo desea hacer el corte, recomendamos utilizar una cuchilla de hilo de diamante.
Capas delgadas de HOPG disponibles:
Para la conveniencia de nuestros clientes, también tenemos disponibilidad de HOPG en los tres grados en capas delgadas (0.2 mm ± 0.1 mm ). No hay ningún secreto en particular para generar estas capas, aunque debemos aceptar que crearlas con un grosor uniforme puede ser un arte, y la habilidad para lograr esto proviene de la práctica y la experiencia. Algunos de nuestros clientes prefieren que preparemos estos materiales directamente en SPI, de tal forma que ellos puedan centrar su atención en sus proyectos de investigación en vez de invertir tiempo en aprender los aspectos más finos del corte en HOPG. Las tiras delgadas de HOPG están disponibles únicamente en el grado SPI-1.
Discos de 3 mm
Actualmente podemos manufacturar discos de 3 mm en grado SPI-3 únicamente. Los grados SPI-2 y SPI-1 se fracturan en secciones muy delgadas lo que no permite fabricar los discos. Se genera mucha distorsión en las orillas y no podemos garantizar una uniformidad en el disco.
Cuando las especificaciones de grosor no siempre significan lo que dicen...
Por algún tiempo hemos ofrecido For some time we have offered SPI-2 and SPI-3 in (nominal) 2 mm thickness but because of some recent changes we have made, we find that what we have been calling 2 mm could actually be as thin as 1.6 mm. So we continue to call the product 2 mm, but it is a "nominal" thickness and could be less thick. But our 1 mm and 3 mm products are indeed quite close to the stated thickness.
Grado SPI-1
Cuadros y Rectángulos
Dimensiones
SPI #
Unidad
10+, Unidades
5 mm x 5 mm x 1 mm
476HP-AB
$240.83
$216.75
7 mm x 7 mm x 1 mm
498HP-AB
240.83
216.75
10 mm x 10 mm x 1 mm
439HP-AB
240.83
216.75
10 mm x 10 mm x 2 mm
438HP-AB
400.71
360.64
12 mm x 12 mm x 1 mm
426HP-AB
374.07
336.66
Tiras delgadas de HOPG:
10 mm x 10 mm x 0.2 mm
424HP-AB
101.51
91.36
Grado SPI-2
Dimensiones
SPI #
Unidad
10+,Unidades
5 mm x 5 mm x 1 mm
479HP-AB
99.33
$ 89.40
7 mm x 7 mm x 1 mm
480HP-AB
99.33
89.40
10mm x 10 mm x 1 mm
436HP-AB
110.27
99.24
10mm x 10 mm x 2 mm
(can be as thin as 1.6 mm)
446HP-AB
160.90
144.81
10mm x 10 mm x 3 mm
456HP-AB
381.48
343.33
20mm x 20 mm x 1 mm
466HP-AB
384.72
346.25
20mm x 20 mm x 2 mm
(puede ser tan delgado como 1.6 mm)
444HP-AB
640.53
576.48
20mm x 20 mm x 3 mm
447HP-AB
2030.27
1827.24
50mm x 25 mm x 1 mm
478HP-AB*
----
----
50mm x 25 mm x 2 mm
(puede ser tan delgado como 1.6 mm)
497HP-AB*
----
----
50mm x 25 mm x 3 mm
499HP-AB
----
----
50mm x 50 mm x 1 mm
462HP-AB*
----
----
50mm x 50 mm x 2 mm
(puede ser tan delgado como 1.6 mm)
463HP-AB*
----
----
50mm x 50 mm x 3 mm
464HP-AB*
----
----
* Estos tamaños no siempre están disponibles. Contáctenos para verificar tiempos de entrega.
Grado SPI-3
Dimensiones
SPI #
Unidad
10+,Unidades
5 mm x 5 mm x 1 mm
490HP-AB
$ 82.42
$ 74.18
7 mm x 7 mm x 1 mm
491HP-AB
82.42
74.18
10mm x 10 mm x 1 mm
429HP-AB
82.42
74.18
10mm x 10 mm x 3 mm
443HP-AB
243.13
218.82
20mm x 20 mm x 1 mm
449HP-AB
245.19
220.67
20mm x 20 mm x 2 mm
(puede ser tan delgado como 1.6 mm)
448HP-AB
407.98
367.18
10mm x 10 mm x 2 mm
(puede ser tan delgado como 1.6 mm)
440HP-AB
136.66
122.99
20mm x 20 mm x 3 mm
451HP-AB
887.91
799.12
50mm x 25 mm x 1 mm
417HP-AB
----
----
50mm x 25 mm x 2 mm
(puede ser tan delgado como 1.6 mm)
408HP-AB
----
----
50mm x 25 mm x 3 mm
410HP-AB
----
----
50mm x 50 mm x 1 mm
458HP-AB*
----
----
50mm x 50 mm x 2 mm
(puede ser tan delgado como 1.6 mm)
459HP-AB*
----
----
50mm x 50 mm x 3 mm
413HP-AB*
----
----
* Estos tamaños no siempre están disponibles. Contáctenos para verificar tiempos de entrega.
Discos
Diámetro 3 mm para ajustar a sujeción de rejilla TEM, 50-75 µm espesor, se envía en estuche
SPI Slide-A-Grid
Paquete con 20 discos
423HP-CA
$ 151.16
Paquete con 100 discos
423HP-MB
559.87
Originalmente una División de Union Carbide Corporation y actualmente una División de General Electric Company:
La marca Advanced Ceramis de HOPG se presenta en tres diferentes grados. Esta fue la marca "original" de HOPG que los investigadores que cuentan con tecnología SPM utilizaron para desarrollar técnicas y métodos utilizados en el mundo actualmente.
Medición de la extensión de mosaico:
El fabricante ha comentado que el método para medición es de difracción de Rayos-X y que para cada pieza de HOPG de Advanced Ceramis vendida, no ha habido menos de cuatro determinaciones diferentes realizadas por cada lado de la pieza. De igual forma, se nos ha comentado que no hay evidencia de que haya diferencia en el extensión de mosaico entre un lado y otro de la pieza.
GRADO ZYA
El grado de mayor calidad de HOPG, el ZYA se utiliza para la calibración de instrumentos, aunque investigadores también lo emplean para muestras críticas. Prácticamente no hay escalonamientos en las caras cortadas. El ángulo del mosaico se de 0.4° +/- 0.1°.
GRADO ZYB
Adecuado para la mayoría de las aplicaciones para montaje de muestras para análisis. La superficie puede renovarse fácilmente y el usuario puede obtener entre quince a veinte capas por cada bloque de HOPG. El ángulo del mosaico es de 0.8° +/- 0.2°.
GRADO ZYH
Manteniendo el mismo nivel de pureza que los otros grados de HOPG, este grado tiene propiedades de laminado que son un poco menores que los de menor grado. Ideal para trabajo no crítico; adicionalmente, el costo accesible lo hace adecuado para el trabajo docente. El ángulo del mosaico es 3.5° +/- 1.5°.
Resistividad eléctrica:
Paralela al plano de la capa: 3.5-4.5 x 10
-5
ohm-cm
Perpendicular: 0.15-0.25 ohm-cm
Dimensiones
SPI #
Unidad
10+,Unidades
ZYA
12mm x 12 mm x 2 mm
430HP-AB
$ 975.00
$ 877.50
ZYB
12mm x 12 mm x 2 mm
432HP-AB
500.00
450.00
ZYH
12mm x 12 mm x 2 mm
434HP-AB
125.00
112.50
Envíe sus preguntas y comentarios
Coloque una orden o solicite una cotización
Regresar a:
Muestras para calibración AFM
Productos nuevos - Tabla de contenidos
Catálogo SPI Supplies - Tabla de contenidos
Página de inicio SPI Supplies
Tuesday February 09, 2010
©
Derechos reservados
1995 - 2010. Structure Probe, Inc.
Contacte a SPI Supplies y Structure Probe, Inc
.
Todos los derechos reservados
Todas las marcas y nombres comerciales son propiedad de sus respectivos titulares.
Política de privacidad
Distribuidores, Representantes y Agentes en el Mundo