Nanotecnologia em sensores em fibras ópticas Adilson Ribeiro Prado Orientadores:Dra. Maria José Pontes / Dr. Moisés Renato Nunes Ribeiro. Foto: Raquel F. Vassallo. Arte: Gabriel L. S. Lavagnoli 1
Sumário Definição de Nanotecnologia Microscopia e seus avanços Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Efeito Plasmônico na construção de sensores Sensor em Fibra Óptica 2
Nanotecnologia De uma forma simples, podemos definir nanotecnologia como sendo o termo utilizado para descrever a criação, manipulação e exploração de materiais com escala nanométrica. Primeira Possibilidade: “O primeiro panorama esta baseado no uso da nanotecnologia para os desenvolvimentos de novas tecnologias visando substituir as atuais” Segunda Possibilidade: “O segundo panorama consiste no desenvolvimento de novas tecnologias inovadores, para problemas atuais usando fenômenos físicos, químicos ou biológicos recentes” 3
Nanotecnologia Novos avanços em desenvolvimento de transistores e memórias lógicas baseados em nanotubos de carbono, nanofios de ouro, nanofios e nanofitas de materiais semicondutores. Estes desenvolvimentos estão sendo patrocinados por grandes empresas do setor de semicondutores visando uma miniaturização ainda maior dos circuitos eletrônicos, tentando gerar nanocircuitos. 4
Nanotecnologia Nos anos 80 e 90, grandes esforços foram realizados em ciência e tecnologia, ações que possibilitaram o desenvolvimento de novos microscópios de força atômica e de transmissão, daí houve a possibilidade de descobertas de novas propriedades e estruturas, que levaram a uma revolução científica e a uma corrida no sentido de compreender e dominar o nanomundo. 5
Nanotecnologia Microscopia óptica *Resolução na ordem de 0,5 μm. 6
Nanotecnologia Microscopia Eletrônica de Transmissão *Resolução na ordem de 0,1 a 5 nm. 7
Nanotecnologia Microscopia Eletrônica de Transmissão Vírus Nanopartículas de ouro 8
Nanotecnologia Microscopia Eletrônica de Varredura *Resolução na ordem de 0,2 a 5 nm. 9
Nanotecnologia Microscopia Eletrônica de Varredura Nanotubo de carbono Nanotubo de carbono - Bateria 10
Nanotecnologia Microscópio de Força Atômica (MFA) 11
Nanotecnologia Microscópio de Força Atômica (MFA) 12
Prêmio Nobel de Química 2014 Nanotecnologia Prêmio Nobel de Química 2014 13
Nanotecnologia LUMINESCÊNCIA Obs.: Fluorescência LUMINESCÊNCIA Para que ocorra emissão de radiação é necessário que um material seja levado a um estado de energia mais alta. Os processos de luminescência são denominados pelo tipo de excitação usada: Fotoluminescência: excitação por absorção de fótons (luz); Eletroluminescência: excitação por injeção de elétrons e/ou buracos; Cathodoluminescência: excitação via bombardeamento por elétrons; Termoluminescência: excitação térmica. Qualquer que seja o modo de excitação, o processo de emissão é essencialmente o mesmo 14
Nanotecnologia Obs.: Fluorescência 15
Nanotecnologia Obs.: Fluorescência 16
Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia 17
Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia 18
Aplicação de nanotubo de carbono Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanotubo de carbono 19
Aplicação de nanotubo de carbono (bateria de “lítio”) Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanotubo de carbono (bateria de “lítio”) 20
Aplicação de nanotubo de carbono Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanotubo de carbono 21
Aplicação de nanotubo de carbono Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanotubo de carbono 22
Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de grafeno 23
Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de grafeno 24
Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de grafeno 25
Aplicação de nanopartícula de ouro Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanopartícula de ouro 26
Aplicação de nanopartícula de ouro Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanopartícula de ouro 27
Aplicação de nanopartícula de ouro Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanopartícula de ouro 28
Aplicação de nanopartícula de ouro Aplicações dos efeitos Físicos, Químicos e Biológicos em Nanotecnologia Aplicação de nanopartícula de ouro *Fototerapia 29
Ressonância de Plasmon de Superfície Efeito Plasmônico Ressonância de Plasmon de Superfície A Ressonância de Plasmon de Superfície pode ser definida como a ressonância gerada pela interação da luz com os filmes finos metálicos. Nessa interação um campo evanescente é gerado quando a luz incidente propaga-se na interface metal-dielétrico, sendo esse perpendicular ao filme metálico e gerador do plasmons de superfície. 30
Efeito Plasmônico Ressonância de Plasmon de Superfície “Dependência do ângulo de incidência” “Independência do ângulo de incidência” Ressonância de Plasmon de Superfície Ressonância de Plasmon de Superfície Localizada *Nanoparticulas de ouro (NPAu) 31
Efeito Plasmônico Ressonância de Plasmon de Superfície Localizada “Independência do ângulo de incidência” Ressonância de Plasmon de Superfície Localizada Dependência do tamanho das nanopartículas de ouro Dependência da concentração das nanopartículas de ouro 32
Dependência do tamanho das nanopartículas de ouro Efeito Plasmônico Dependência do tamanho das nanopartículas de ouro 530 nm 530 nm Absorbância 630 nm Fluorescência 33
Efeito Plasmônico Ressonância de Plasmon de Superfície Localizada Polarização por Plasmon de Superfície 34
Polarização por Plasmon de Superfície Efeito Plasmônico Polarização por Plasmon de Superfície H2S KSCN 35
Polarização por Plasmon de Superfície Efeito Plasmônico Polarização por Plasmon de Superfície 36
Polarização por Plasmon de Superfície Efeito Plasmônico Polarização por Plasmon de Superfície Sem H2S: Detectando de H2S: Com H2S: 37
Polarização por Plasmon de Superfície Efeito Plasmônico Polarização por Plasmon de Superfície Detectando de H2S: Sem H2S: Com H2S: 38
Sensor em Fibra Óptica 39
Agradecimentos Núcleo de Competências em Química do Petróleo (NCQP) - Laboratório Experimental de Petróleo (LabPetro). Laboratório de Ultraestrutura Celular Carlos Alberto Redins (LUCCAR)–CCS/UFES. 40