Caracterització

En ciència de materials, la caracterització fa referència al procés mitjançant el qual s’estudia i es mesuren l'estructura i les propietats d’un material. És un procés fonamental en el camp de la ciència dels materials, sense el qual no es podria conèixer els materials en l'àmbit científic.^[1]^[2] L’abast del terme sovint difereix; algunes definicions limiten l'ús del terme a tècniques que estudien l'estructura microscòpica i les propietats dels materials,^[2] mentre que d'altres utilitzen el terme per referir-se a qualsevol procés d'anàlisi de materials, incloses tècniques macroscòpiques com proves mecàniques, anàlisis tèrmics i càlculs de densitat.^[1] L'escala de les estructures observades en la caracterització va des dels angstroms, com per exemple en la imatge d’àtoms individuals i enllaços químics, fins a centímetres, com en la imatge d’estructures de gra en metalls.

Tot i que s’han practicat moltes tècniques de caracterització durant segles, com ara la microscòpia òptica, sorgeixen constantment noves tècniques i metodologies. En particular, l’aparició del microscopi electrònic i l'espectrometria de masses d’ions secundaris al segle XX ha revolucionat el camp, permetent la imatge i l'anàlisi d’estructures i composicions a escales molt més petites del que abans era possible, el que va conduir a un enorme augment del nivell de comprensió dels materials, així com els seus diferents comportamnets i propietats. Més recentment, la microscòpia de forces atòmiques ha augmentat encara més la resolució màxima possible per a l'anàlisi de certes mostres en els darrers 30 anys.

Microscòpia

Microscòpi electrònic d'escaneig

La microscòpia és una categoria de tècniques de caracterització que sondegen i mapegen l'estructura superficial i sub-superficial d'un material. Aquestes tècniques poden utilitzar fotons, electrons, ions o sondes físiques en voladís per recopilar dades sobre l'estructura d'una mostra en un interval d'escales de longitud. Alguns exemples habituals de tècniques de microscòpia inclouen:

Microscòpia òptica
Microscòpia electrònica
- Microscòpia electrònica de rastreig o SEM
- Microscòpia electrònica de transmissió o TEM
  - Microscòpia electrònica de transmissió d’escaneig o STEM
Microscòpia d'ions o FIM
Microscòpia de sonda d'escombratge o SPM
- Microscòpia de forces atòmiques o AFM
- Microscòpia d'efecte tunel o STM

Espectroscòpia

Espectrofotòmetre UV-Vis.

L'espectroscòpia és una categoria de tècniques de caracterització que utilitzen una sèrie de principis per revelar la composició química, la variació de la composició, l'estructura cristal·lina i les propietats fotoelèctriques dels materials. Alguns exemples habituals de tècniques d'espectroscòpia inclouen

Radiació òptica

Espectroscòpia ultiravioleta-visible (UV-vis)
Espectroscòpia infraroja de transformació de Fourier
Espectroscòpia de termoluminescència (TL)
Espectroscòpia de fotoluminescència (PL)

Radiació de raigs X

Difracció de raigs X o XRD
Dispersió de raigs X d'angles petits o SAXS
Espectroscòpia de raigs X per dispersió d'energia, EDX, EDS o EDXS
Espectroscòpia de raigs X per dispersió de longitud d'ona, WDX o WDS
Espectroscòpia de pèrdua d'energia electrònica o EELS
Espectroscòpia fotoelectrònica de raigs X o XPS
Espectroscòpia electrònica Auger o AES

Espectrometria de masses

Modes
- Ionització electrònica o EI-MS
- Ionització tèrmica o TI-MS
- MALDI-TOF
Espectroscòpia de masses de ions secondaris

Referències

↑ ^1,0 ^1,1 Sam., Zhang,. Materials characterization techniques. CRC Press, 2009. ISBN 978-1-322-62840-0.
↑ ^2,0 ^2,1 Verfasser, Leng, Yang. Materials Characterization Introduction to Microscopic and Spectroscopic Methods. ISBN 978-0-470-82299-9.

[:0-1] 1,0 ^1,1 Sam., Zhang,. Materials characterization techniques. CRC Press, 2009. ISBN 978-1-322-62840-0.

[:1-2] 2,0 ^2,1 Verfasser, Leng, Yang. Materials Characterization Introduction to Microscopic and Spectroscopic Methods. ISBN 978-0-470-82299-9.

[1]

[2]