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Introdução à Nanociência e à Nanotecnologia
Fernando Lázaro Freire Jr. Departamento de Física PUC-Rio
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National Nanotechnology Initiative
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Nanotecnologia e Nanociência: uma Revolução?
Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 4869
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. 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 10-7 torr . T < 950o C: espectro de radiação de corpo negro . T > 950o C: espectro de corpo negro + eletroluminescente x (7V, 2.3 A) horas sem evaporação de carbono amorfo (SWNT)
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“There´s Plenty of Room at the Bottom”
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
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Surface state electrons on Cu(111) were confined to closed structures
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.
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- preparação de amostras:
Ferramentas: - preparação de amostras: - MBE (Molecular Beam Epitaxy) - self-assembly - caracterização: - SPM (scanning probe microscopy) - HREM (high resolution electron microscopy) - litografia: - por feixe de elétrons - nano-imprint - AFM (atomic force microscopy)
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Nanotubo obtida por STM
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Trabalhos indexados sobre nanotubos
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Introdução: Interdisciplinaridade e novas fronteiras
- Nanotubos de carbono. - Microscopias de Ponta de Prova: fundamentos e aplicações -AFM -STM MEMS, NEMS e Nanotribologia.
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Referências: Springer Handbook of Nanotechnology, B. Bhushan, editor,
Springer Verlag, 2004. Carbon Nanotubes: Synthesis, Structure, Properties and Applications, M.S. Dresselhaus, G. Dresselhaus, Ph. Avouris, editors, Springer Verlag, 2002. Scanning Probe Microscopy, E. Meyer, H.J. Hug, R. Bennewitz,
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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”
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Imagens de DNA obtidas por Microscopia de Força Atômica
155 nm
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Cadeia com 100 nucleotídeos = 4100 combinações diferentes
DNA: Cadeia com 100 nucleotídeos = 4100 combinações diferentes nucleotídeos Ligações H: A-T e G-C bases
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Proteínas: Amino ácido Polipeptídeos
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M.R. Ghadiri et al., Nature 366 (93) 324
Síntese química C-N bonds M.R. Ghadiri et al., Nature 366 (93) 324
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Infinion: dispositivos eletrônicos totalmente à base de nanotubos
Nanodispositivos Infinion: dispositivos eletrônicos totalmente à base de nanotubos
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Nanomotores ?
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MEMS (Micro Electro-Mechanics Systems)
A small gear built up at the Laboratorio Nacional de Luz Sincroton
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Mercado de microfabricação
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CAD SEM Microtransformador Microcapacitor
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Dispositivos à base de silício
International Technology Roadmap for Semiconductors. Semiconductor Industry Association, 1999,
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material foto-sensível
“soft bake” exposição do photoresist máscara Remoção do photoresist irradiado “hard bake” Remoção do óxido Remoção do photoresist
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Remoção de camadas (etching) :
Úmido (químico): ácidos e reagentes , mais seletivo Seco (plasma): - ion milling - high pressure plasma etching - Reactive plasma etching mais anisotrópico
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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 1200oC Ligação anódica:
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Lei de Moore High-K dielectrics
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Al2O3 HREM MEIS NRP
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Revestimentos protetores para discos rigidos
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Discos rígidos magnéticos: road map
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AFM
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CNX films 50nm thick: RBS = 2.43 0.34 g/cm3
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