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Introdução à Nanociência e à Nanotecnologia Fernando Lázaro Freire Jr. Departamento de Física PUC-Rio.

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Apresentação em tema: "Introdução à Nanociência e à Nanotecnologia Fernando Lázaro Freire Jr. Departamento de Física PUC-Rio."— Transcrição da apresentação:

1 Introdução à Nanociência e à Nanotecnologia Fernando Lázaro Freire Jr. Departamento de Física PUC-Rio

2 National Nanotechnology Initiative

3 Nanotecnologia e Nanociência: uma Revolução? Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 4869

4 . filamentos de 20 mm de comprimento de feixes de nanotubos alinhados de parede simples e filmes de nanotubos de parede dupla crescidos por CVD.. colados aos eletrodos por uma cola de prata. lâmpada: pressão de torr. T < 950 o C: espectro de radiação de corpo negro. T > 950 o C: espectro de corpo negro + eletroluminescente x (7V, 2.3 A). 360 horas sem evaporação de carbono amorfo (SWNT)

5 The principles of physics, as far as I can see, do not speak against the possibility of maneuvering things atom by atom. It is not an attempt to violate any laws; it is something, in principle, that can be done; but in practice, it has not been done because we are too big. Richard Feynman, 1959 There´s Plenty of Room at the Bottom Eng. Sci. 23 (1960) 22

6 Coral Quântico Surface state electrons on Cu(111) were confined to closed structures defined by barriers built from Fe adatoms. The barriers were assembled by individually positioning Fe adatoms using the tip of a low temperature scanning tunneling microscope (STM).A circular corral of radius 7.1 nm was constructed in this way out of 48 Fe adatoms.

7

8 Ferramentas: - preparação de amostras: - preparação de amostras: - MBE (Molecular Beam Epitaxy) - self-assembly - caracterização: - caracterização: - SPM (scanning probe microscopy) - HREM (high resolution electron microscopy) - litografia: - litografia: - por feixe de elétrons - nano-imprint - AFM (atomic force microscopy)

9 obtida por STM Nanotubo obtida por STM

10 Trabalhos indexados sobre nanotubos

11 - Introdução: Interdisciplinaridade e novas fronteiras - Nanotubos de carbono. - Microscopias de Ponta de Prova: fundamentos e aplicações -AFM-STM -MEMS, NEMS e Nanotribologia.

12 Referências: -Springer Handbook of Nanotechnology, B. Bhushan, editor, Springer Verlag, Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications, M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Ph. Avouris, editors, Springer Verlag, Scanning Probe Microscopy, E. Meyer, H.J. Hug, R. Bennewitz, Springer Verlag, 2004.

13 Duas abordagens diferentes: Top-down : redução das dimensões dos dispositivos miniaturização Abordagem física Bottom-up : montar estruturas a partir de moléculas replicando a Natureza Abordagem química

14 155 nm 1.5 m Imagens de DNA obtidas por Microscopia de Força Atômica

15 Ligações H: A-TeG-C nucleotídeos bases bases DNA: Cadeia com 100 nucleotídeos = combinações diferentes

16 Proteínas: Amino ácido Polipeptídeos

17 Síntese química C-N bonds M.R. Ghadiri et al., Nature 366 (93) 324

18 Nanodispositivos Infinion: dispositivos eletrônicos totalmente à base de nanotubos

19 Nanomotores ?

20 MEMS (Micro Electro-Mechanics Systems) MEMS (Micro Electro-Mechanics Systems) A small gear built up at the Laboratorio Nacional de Luz Sincroton

21 Mercado de microfabricação

22

23 CAD SEM Microtransformador Microcapacitor

24 Dispositivos à base de silício International Technology Roadmap for Semiconductors. Semiconductor Industry Association, 1999,

25 material foto-sensível Remoção do photoresist Remoção do óxido exposição do photoresist soft bake Remoção do photoresist irradiado máscara hard bake

26 Remoção de camadas (etching) : - Úmido (químico): ácidos e reagentes, mais seletivo - Seco (plasma): - ion milling - high pressure plasma etching - high pressure plasma etching - Reactive plasma etching - Reactive plasma etching mais anisotrópico

27 Cola de substratos de Si Cola direta: superfícies sãotratadas com HF são passivadas por radicais hidroxil atração van der Waals entre as duas superfícies ligações hidrogênio tratamento térmico a 1200 o C Ligação anódica:

28 Lei de Moore High-K dielectrics

29

30 HREM MEIS NRP Al 2 O 3

31 Revestimentos protetores para discos rigidos

32 Discos rígidos magnéticos: road map

33 AFM

34 CN X films 50nm thick: RBS = g/cm 3


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