El Congreso Internacional de Investigación en Materiales (IMRC, por sus siglas en inglés) es un evento anual celebrado en Cancún, México, organizado por la Sociedad Mexicana de Materiales (SMM) y la Materials Research Society® (MRS). Este congreso reúne a una amplia comunidad internacional de investigación en materiales a través de una diversidad de simposios especializados, contando con la participación de más de 2000 asistentes, provenientes de más de 450 instituciones de 45 países en las últimas ediciones.
En 2023 se incluyó por primera vez un simposio especializado en espectroscopías con radiación sincrotrón y espectroscopía fotoelectrónica de rayos X (XPS) titulado “The use of XPS and Synchrotron-based spectroscopies for the caracterization of advanced materials”. El simposio atrajo la atención de científicos e investigadores reconocidos en el ámbito de la caracterización de materiales avanzados. En 2024 se realizó la segunda edición y se espera una tercera en 2025. En este artículo se presenta una breve reseña de estos dos simposios.
El simposio de 2023 no habría sido posible sin el patrocinio de las siguientes compañías productoras y distribuidoras de equipos de XPS de alta calidad (en orden alfabético):
- Nanociencias de México (distribuidor oficial de Thermo Fisher Scientific en México). https://nanociencias.mx/
- Marktek, SA de CV (distribuidor oficial de Physical Electronics, PHI, en México). https://marktek.mx/
- SPECS (fabricante y proveedor en México). https://www.specs-group.com/
La técnica de XPS se ha consolidado como una herramienta esencial para el análisis de la composición química y el perfil de profundidad de la superficie de materiales sólidos. Su uso creciente, y reconocimiento en todo el mundo, se debe a su capacidad de proporcionar información clave sobre la química de capas superficiales y su interacción con el entorno. Estas características la convierten en una técnica indispensable para la investigación de materiales avanzados.
La incorporación de un simposio dedicado exclusivamente a estas espectroscopías dentro de un congreso de renombre internacional, representa un hito significativo para la comunidad científica en México, fortaleciendo tanto su desarrollo en el ámbito local como en el escenario internacional.
Los organizadores de este simposio son expertos reconocidos en el campo. El equipo de 2023 lo constituyeron:
- Alberto Herrera-Gómez, del CINVESTAV-Unidad Querétaro, México,
- Jeff Terry, del Illinois Institute of Technology, EE. UU,
- Joseph Woicik, del National Institute of Standards and Technology/Brookhaven National Laboratory, EE. UU,
- José Jiménez Mier, del Instituto de Ciencias Nucleares, UNAM.
En el 2024, el equipo fue constituido por:
- Alberto Herrera-Gómez, del CINVESTAV-Unidad Querétaro, México,
- Jeff Terry, del Illinois Institute of Technology, EE. UU,
- Sandra Rodil, Universidad Nacional Autónoma de México,
- Thierry Conard, Interuniversity Microelectronics Centre, IMEC, Bélgica.
Los ponentes invitados en la edición del 2023 fueron:
- Orlando Auciello, de la Universidad de Texas en Dallas, EE. UU,
- Servando Aguirre, del Centro de Investigación en Materiales Avanzados S.C., México,
- Milton Vázquez, de la Universidad de Guadalajara, México.
En la edición del 2024, los ponentes invitados fueron:
- Carla Bittencourt, Université de Mons, Bélgica.
- Anthony D. Dutoi, University of the Pacific, EE. UU.
- Dagoberto Cabrera Germán, Universidad de Sonora, Departamento de Investigación en Polímeros y Materiales, México.
En ambas ediciones se discutieron principalmente los trabajos más destacados, en los que se emplearon técnicas de XPS y sincrotrón, proyectos actuales y algunos de los desafíos que aún se tienen en el uso de estas técnicas en la investigación de materiales. El simposio se llevó a cabo en formatos tanto presencial como virtual, lo que permitió contribuciones de diversas instituciones:
De México:
- CINVESTAV (varios departamentos),
- Benemérita Universidad Autónoma de Puebla,
- Universidad Nacional Autónoma de México (varios departamentos),
- Instituto Politécnico Nacional,
- Universidad Autónoma de Nuevo León,
- Tecnológico de Monterrey,
- Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada, Querétaro,
- Universidad de Sonora,
- Centro de Investigación en Materiales Avanzados, Unidad Monterrey,
- Universidad de Guadalajara,
- Universidad Autónoma de Ciudad Juárez,
- y la Universidad Politécnica de Juventino Rosas, Ingeniería en Plásticos y Manufactura Avanzada.
Del resto del mundo:
- Universidad Tecnológica de Panamá,
- University of Texas, EE. UU,
- Lunds Universitet, MAX IV, Suecia,
- Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH, Alemania,
- Université de Limoges/IRCER, Francia,
- Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Alemania,
- National Institute of Standards and Technology, Brookhaven National Laboratory, EE. UU,
- Universitat Rovira I Virgili, Escola Tècnica Superior d´Enginyeria, España,
- Université de Mons, Chemistry, Bélgica,
- University of the Pacific, EE. UU,
- Illinois Institute of Technology, EE. UU,
- Dublin City University, School of Physical Sciences, Ireland,
- Thermo Fisher Scientific, EE. UU.
Se abordaron una amplia variedad de temas relacionados con el análisis de materiales mediante XPS, destacando tanto avances metodológicos como aplicaciones en distintos campos. Se resaltó la importancia de complementar la caracterización mediante XPS con microscopía electrónica, espectroscopía vibracional (FTIR y Raman), y otras técnicas. Se expusieron estudios de interfaces y películas delgadas, analizando la influencia de efectos superficiales, estrés, estabilidad, comportamiento en ambientes controlados y procesos de oxidación. Se presentaron modelos que describen la formación y crecimiento de óxidos en diferentes materiales, empleando el método de multicapas (MLM) y datos de ARXPS.
Uno de los temas centrales discutidos fue el desarrollo y comparación de métodos de ajuste de picos y modelado de background de espectros de fotoemisión. Se destacó la importancia de seleccionar métodos que no sólo reproduzcan los datos experimentales, sino que también consideren los diversos factores experimentales que pueden influir en los resultados obtenidos. Estos factores incluyen la geometría del instrumento, la energía de excitación utilizada, número y espesor de capas en la muestra, entre otros. Se presentaron resultados experimentales de análisis de datos XPS, ARXPS y HAXPES, mostrando el impacto que tienen los métodos de ajuste elegidos en las áreas de los picos y, por consiguiente, en la determinación de la composición química.
Además de los estudios de aplicación, se presentaron modelos físicos propuestos para comprender mejor algunas de las señales de los espectros de fotoemisión. Se discutió un modelo basado en el acoplamiento intercanal con pérdidas en la banda de valencia (ICVBL) que puede explicar el origen físico del background Shirley en espectros de fotoemisión. También se mostraron resultados de nuevos modelos sobre el origen físico de la asimetría de algunas líneas espectrales, y se compararon resultados experimentales obtenidos con formas de línea como la doble Lorentziana y la Doniach-Sunjic.
El simposio también incluyó presentaciones sobre herramientas computacionales para el análisis de datos de XPS. Se introdujo un software basado en el método de multicapas que optimiza la cuantificación del espesor y composición de películas ultradelgadas, reduciendo incertidumbres y mejorando la interpretación de datos experimentales. Además, se destacó el uso del software AAnalyzer®, que permite realizar ajustes precisos de los espectros de fotoemisión, combinando diferentes funciones de background y modelos de líneas espectrales.
Finalmente se discutieron estrategias para la optimización y mantenimiento de equipos XPS, con ejemplos de laboratorios que han logrado mantener en funcionamiento óptimo instrumentos con más de 20 años de uso. Se abordaron aspectos clave como la caracterización del sistema y el uso de modos de espectrometría con aceptación angular vasta para mejorar la confiabilidad estadística de los datos. En conjunto, el simposio ofreció una visión amplia sobre el estado actual de la espectroscopía de fotoelectrones, combinando avances metodológicos con aplicaciones en ciencia de materiales y análisis de interfaces.
El simposio, en sus ediciones 2023 y 2024, marcó un hito significativo en la investigación de materiales en México. La alta calidad de las presentaciones y la participación de expertos de renombre, subrayan la importancia de estas técnicas en la comunidad científica. Se anticipa que, en los próximos años, el evento continuará creciendo, atrayendo a una audiencia aún mayor y fomentado avances significativos en el campo de la caracterización de materiales avanzados.
