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Fabricação de NanoestruturasFabricação de Nanoestruturas
Antonio Carlos Seabra (USP) [email protected]
Luiz Sampaio (CBPF)[email protected]
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Fabricação de NanoestruturasFabricação de Nanoestruturas
-Introdução à Nanociência (2 aulas)-Nanofabricação (3 aulas)
-Nanolitografia-Nanocorrosão-Nanodeposição
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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)
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novas propriedades ???
- viscosidade muda radicalmente
(movimento Browniano)
- tensão superficial (superfície)
- nanopartículas em um meio aquoso
1mm
10 nm
peso
empuxo
(água ou óleo)
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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 Manufacturing(http://www.nanomedicine.com/)
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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…
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novas propriedades ???
- efeitos quânticos
propriedades ópticas, elétricas, magnéticas,…
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novas propriedades ???
- efeitos quânticos
propriedades ópticas, elétricas, magnéticas,…
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novas propriedades ???
- efeitos quânticos
propriedades ópticas, elétricas, magnéticas,…
Imagem de um fio arrebentando (Ugarte, LNLS)
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invenção do transistor (1947) e a miniaturização
Nanociência & Nanotecnologia
ENIAC (1946)
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invenção do transistor (1947) e a miniaturização
Nanociência & Nanotecnologia
John Bardeen, Walter Brattain e William Shockley (Bell Laboratories)
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miniaturização – Lei de Moore
Nanociência & Nanotecnologia
a cada 18 meses a capacidade de processamento dos computadores dobra, sem alteração de custo
até quando ?
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três gerações HD’s
em magnetismo…
2K bits/in2 (IBM, 1956) … 100 Giga bits/in2 (2005), 50 milhões de vezes em 50 anos !
futuro dos HD’s : carros, GPS, eletrônicos (iPod, leitor de DVD, HDTV) e eletrodomésticos, etc
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Livro
6 m
9 m letras de 60nm
Feynman (1959): É minha intenção oferecer um prêmio de US$ 1.000 à primeira pessoa que conseguir colocar o conteúdo escrito de uma página em uma área 25.000 vezes menor, de forma que ela possa ser lida por um microscópio eletrônico de varredura
Mollenstaedt e Steigel, 1960
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Livro
6 m
9 m letras de 60nm
Feynman (1959): É minha intenção oferecer um prêmio de US$ 1.000 à primeira pessoa que conseguir colocar o conteúdo escrito de uma página em uma área 25.000 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!
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Motivações para a P&D em N&NMotivações para a P&D em N&N
novas propriedades…novas propriedades…
miniaturização…miniaturização…
ImplicaçõesImplicações
consequências para o meio ambiente ?consequências para o meio ambiente ?
aplicações (medicina, etc)aplicações (medicina, etc)
consequências para a sociedade: possível distanciamento entre pobres e ricos (pessoas e consequências para a sociedade: possível distanciamento entre pobres e ricos (pessoas e países)países)
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From J. Stohr, http://www-ssrl.slac.stanford.edu/stohr/index.htm
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NomenclaturaNomenclatura
nanometro ou nanômetro ?nanometro ou nanômetro ?
nanômetro nanômetro (Aurélio) (Aurélio)
Resolução nº 12 de 1988 do Conselho Nacional de Metrologia
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Certo Certo Errado Errado
quilograma; Kg quilograma; Kg quilo; Kquilo; K
1 micrometro 2 micrometros
1 microm2 microns
2 micra
NomenclaturaNomenclatura
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pedaço de ferropedaço de ferro
pó…pó…
limalha de ferrolimalha de ferro
Como fabricar um nano-objeto ?
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pó…pó…
limalha de ferrolimalha de ferro
Volume
Número departículas de volume V
% de milímetro
Como fabricar um nano-objeto ?
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pó…pó…
limalha de ferrolimalha de ferro
Volume
Número departículas de volume V
% de milímetro~dezenas demicrons
Como fabricar um nano-objeto ?
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pó…pó…
limalha de ferrolimalha de ferro
muitos idênticos muitos idênticos
um ou muitos comum ou muitos com
formas pré-definidasformas pré-definidas
outros processosoutros processos
são necessários…são necessários…
Como fabricar um nano-objeto ?
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NanofabricaçãoNanofabricação
““Top-down”Top-down”(de cima para baixo)(de cima para baixo)
““Bottom-up”Bottom-up”(de baixo para cima)(de baixo para cima)
litografia litografia
ópticaóptica
litografia litografia
feixe de elétronsfeixe de elétrons
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““Bottom-up”Bottom-up” (organização de “baixo” para “cima”)(organização de “baixo” para “cima”)
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““Bottom-up”Bottom-up” (organização de “baixo” para “cima”)(organização de “baixo” para “cima”)
![Page 27: Fabricação de Nanoestruturas Antonio Carlos Seabra (USP) acseabra@lsi.usp.br Luiz Sampaio (CBPF) sampaio@cbpf.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070311/552fc15f497959413d8e6831/html5/thumbnails/27.jpg)
““Bottom-up”Bottom-up” (organização de “baixo” para “cima”)(organização de “baixo” para “cima”)
![Page 28: Fabricação de Nanoestruturas Antonio Carlos Seabra (USP) acseabra@lsi.usp.br Luiz Sampaio (CBPF) sampaio@cbpf.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070311/552fc15f497959413d8e6831/html5/thumbnails/28.jpg)
““Bottom-up”Bottom-up” (organização de “baixo” para “cima”)(organização de “baixo” para “cima”)
![Page 29: Fabricação de Nanoestruturas Antonio Carlos Seabra (USP) acseabra@lsi.usp.br Luiz Sampaio (CBPF) sampaio@cbpf.br](https://reader035.vdocuments.site/reader035/viewer/2022070311/552fc15f497959413d8e6831/html5/thumbnails/29.jpg)
NanofabricaçãoNanofabricação
““Top-down”Top-down”(de cima para baixo)(de cima para baixo)
““Bottom-up”Bottom-up”(de baixo para cima)(de baixo para cima)
litografia litografia
ópticaóptica
litografia litografia
feixe de elétronsfeixe de elétrons
limitação na limitação na
forma dos objetosforma dos objetos
fabricadosfabricados
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NanofabricaçãoNanofabricação
““Top-down”Top-down”(de cima para baixo)(de cima para baixo)
não há limitação, não há limitação,
tudo é possível (!)tudo é possível (!)
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ache o “erro”…ache o “erro”…
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DevelopingPositive Negative
Etching andStripping
Polymer Resist
Thin Film
Substrate
Resist Resist
ExposingRadiation
alguns processos de nanofabricação
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alguns processos de nanofabricação
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alguns processos de nanofabricação