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Fabricação de Nanoestruturas Antonio Carlos Seabra (USP) Luiz Sampaio (CBPF)

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Apresentação em tema: "Fabricação de Nanoestruturas Antonio Carlos Seabra (USP) Luiz Sampaio (CBPF)"— Transcrição da apresentação:

1 Fabricação de Nanoestruturas Antonio Carlos Seabra (USP) Luiz Sampaio (CBPF)

2 Fabricação de Nanoestruturas -Introdução à Nanociência (2 aulas) -Nanofabricação (3 aulas) -Nanolitografia -Nanocorrosão -Nanodeposição

3 Nanociência: A ciência do extremamente pequeno Escala dos objetos: escala atômica … 100 nm nessas dimensões suas propriedades são diferentes ! Nanotecnologia: Usa essas novas propriedades para uso na industria (sensores, dispositivos, etc)

4 novas propriedades ??? - viscosidade muda radicalmente (movimento Browniano) - tensão superficial (superfície) - nanopartículas em um meio aquoso 1mm 10 nm peso empuxo (água ou óleo)

5 novas propriedades ??? - viscosidade muda radicalmente (movimento Browniano) - tensão superficial (superfície) - nanopartículas em um meio aquoso “nanorobots ou nanobots” Robert A. Freitas, Senior Research Fellow, Institute for Molecular ManufacturingInstitute for Molecular Manufacturing (http://www.nanomedicine.com/)

6 novas propriedades ??? - nanopartículas – relação superfície / volume partículas de 30 nm -> 5% dos átomos estão na superfície 3 nm -> 50% aumentar a reatividade química (catálise) propriedades ópticas, magnéticas, térmicas…

7 novas propriedades ??? - efeitos quânticos propriedades ópticas, elétricas, magnéticas,…

8 novas propriedades ??? - efeitos quânticos propriedades ópticas, elétricas, magnéticas,…

9 novas propriedades ??? - efeitos quânticos propriedades ópticas, elétricas, magnéticas,… Imagem de um fio arrebentando (Ugarte, LNLS)

10 invenção do transistor (1947) e a miniaturização Nanociência & Nanotecnologia ENIAC (1946)

11 invenção do transistor (1947) e a miniaturização Nanociência & Nanotecnologia John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley (Bell Laboratories)

12 miniaturização – Lei de Moore Nanociência & Nanotecnologia a cada 18 meses a capacidade de processamento dos computadores dobra, sem alteração de custo até quando ?

13 três gerações HD’s em magnetismo… 2K bits/in 2 (IBM, 1956) … 100 Giga bits/in 2 (2005), 50 milhões de vezes em 50 anos ! futuro dos HD’s : carros, GPS, eletrônicos (iPod, leitor de DVD, HDTV) e eletrodomésticos, etc

14 Livro 6 m6 m 9  m  letras de 60nm Feynman (1959): É minha intenção oferecer um prêmio de US$ à primeira pessoa que conseguir colocar o conteúdo escrito de uma página em uma área vezes menor, de forma que ela possa ser lida por um microscópio eletrônico de varredura Mollenstaedt e Steigel, 1960

15 Livro 6 m6 m 9  m  letras de 60nm Feynman (1959): É minha intenção oferecer um prêmio de US$ à primeira pessoa que conseguir colocar o conteúdo escrito de uma página em uma área vezes menor, de forma que ela possa ser lida por um microscópio eletrônico de varredura o prêmio foi concedido em 1987, quase 30 anos depois! 

16 Motivações para a P&D em N&N novas propriedades… miniaturização… Implicações consequências para o meio ambiente ? aplicações (medicina, etc) consequências para a sociedade: possível distanciamento entre pobres e ricos (pessoas e países)

17 From J. Stohr,

18 Nomenclatura nanometro ou nanômetro ? nanômetro (Aurélio) Resolução nº 12 de 1988 do Conselho Nacional de Metrologia

19 CertoErrado quilograma; Kg quilo; K 1 micrometro 2 micrometros 1 microm 2 microns 2 micra Nomenclatura

20 pedaço de ferro pó… limalha de ferro Como fabricar um nano-objeto ?

21 pó… limalha de ferro Volume Número de partículas de volume V % de milímetro Como fabricar um nano-objeto ?

22 pó… limalha de ferro Volume Número de partículas de volume V % de milímetro ~dezenas de microns Como fabricar um nano-objeto ?

23 pó… limalha de ferro muitos idênticos um ou muitos com formas pré-definidas outros processos são necessários… Como fabricar um nano-objeto ?

24 Nanofabricação “Top-down” (de cima para baixo) “Bottom-up” (de baixo para cima) litografia óptica ópticalitografia feixe de elétrons feixe de elétrons

25 “Bottom-up” (organização de “baixo” para “cima”) (organização de “baixo” para “cima”)

26 “Bottom-up”

27 “Bottom-up”

28 “Bottom-up”

29 Nanofabricação “Top-down” (de cima para baixo) “Bottom-up” (de baixo para cima) litografia óptica ópticalitografia feixe de elétrons feixe de elétrons limitação na forma dos objetos fabricados

30 Nanofabricação “Top-down” (de cima para baixo) não há limitação, tudo é possível (!)

31 ache o “erro”…

32 Developing Positive Negative Etching and Stripping Polymer Resist Thin Film Substrate Resist Exposing Radiation alguns processos de nanofabricação

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