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1
Alexandre Mello [email protected] www.cbpf.brCentro Brasileiro de Pesquisas Físicas / CBPF
IntroduIntrodu çção ão àà Ciência e Tecnologia na Escala Ciência e Tecnologia na Escala NanomNanom éétricatrica : : SuperfSuperf íícies e Nanoestruturascies e Nanoestruturas 01
IXIXRio de Janeiro, 16 a 27 de julho de 2012
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2
CBPF CBPF LocalizaLocaliza ççãoão
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3
CBPF CBPF LocalizaLocaliza ççãoão
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4
Rio de Janeiro Rio de Janeiro IpanemaIpanema
CBPFCBPFUrca Urca -- Perto da Perto da Praia VermelhaPraia Vermelha
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5
DIR - Direção CTC - Conselho Técnico Científico COCI - Comitê Científico Assessor CCI - Coordenação de Colaborações
Científicas Institucionais EXP - Coordenação de Física
Experimental e Baixas Energias LAFEX - Coordenação de Física
Experimental de Altas EnergiasICRA - Coordenação de Cosmologia,
Relatividade e Astrofísica APL - Coordenação de Física Aplicada
TEO - Coordenação de Física Teórica CAT - Coordenação de Atividades
Técnicas CDI - Coordenação de Documentação e Informação Científica CFC - Coordenação de Formação Científica CAD - Cordenação de Administração
CBPF fundado em CBPF fundado em 19491949
www.cbpf.brwww.cbpf.br
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6
Aplicações da Física e Tecnologia- Ciência dos Materiais- Química, Catálise e Meio-Ambiente- Geologia, Biologia, Medicina e Saúde- Instrumentação Científica e Tecnológica- Computação e modelagem- Plasmas confinados magneticamente e gerados por lasers pulsados
Pesquisa Fundamental e Desenvolvimento
- Matéria Condensada- Biofísica- Estatística e Sistemas Dinâmicos- Cosmologia e Gravitação- Altas Energias e Raios Cósmicos- Física Nuclear e Astrofísica-Campos e Partículas
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O quadro permanente do CBPF hoje é composto por 159 funcionários permanentes.
62 pesquisadores doutores (incluindo o Diretor, que publica pelo CBPF, (63),
13 Doutores tecnologistas (publicam e realizam pesq uisa e desenvolvimento tecnológico, (mais 4 mestres e 6 bacharéis),
25 técnicos de apoio e 38 gestores - Sendo 13 anali stas (3 com mestrado e 1 doutorado)
Quadro flutuante de pesquisadores, visitantes e alu nos tem sido de 240 por ano em média
3,63,83,62,92,63,62,62,6Média
6265666969666666Pesquisadores
221246202198178236170169Artigos
20092008200720062005200420032002ANO
CBPFCBPFRECURSOS HUMANOS E RECURSOS HUMANOS E
PRODUPRODUÇÇÃOÃO
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-PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇAO CONCEITO 7 (máximo) da CAPES–
-Programas acadêmicos de Doutorado e Mestrado em FísicaE o primeiro Mestrado Profissional em Física com Ênfase em Instrumentação
Científica.
-Desde sua criação, foram formados pelo CBPF 365 Doutores em Física e 400 Mestres em Física Acadêmica e Profissional e Física com ênfase em
Instrumentação Científica.
- Em 2012 : 73 alunos de doutoramento e 22 de mestrado.
CBPFCBPFPPÓÓS GRADUAS GRADUA ÇÇÃOÃO
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Seleção ao Mestrado Profissional 2012.202/07/2012
Exame de Seleção ao Mestrado Profissional com Ênfase em Instrumentação Científica 2012.12
Inscrições: 02/07/2012 até 01/08/2012Data e horário do exame: 06/08/2012 - 9 às 12h (Auditório do sexto - andar)
Primeiro e Primeiro e úúnico no Panico no Pa ííss
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10
LABORATÓRIOS DE APOIO A PESQUISA:
Criogenia, Produção de Amostras, Oficina de vidro, Oficina Mecânica, Laboratório de Instrumentação Eletrônica, Laboratório de Bioquí mica, Laboratórios de
Coordenação de Atividades Técnicas (Informática, Co mputação de Alto Desempenho e Redes de Computadores).
LABORATÓRIOS MULTIUSUÁRIOS DE PESQUISA:
Difração de Raios-X, Magnetometria (SQUID e PPMS), R essonância Paramagnética Eletrônica (EPR), e Refrigerador à Diluição de He3-H e4, Laboratório de Superfícies
e Nanoestruturas, Laboratório de Espectroscopia de Emissão, LABNANO –Laboratório de Nanociências e Nanotecnologia, Labor atório de Plasmas Aplicados e Ablação a Laser, Laboratório de Altas Energias - L aboratório Laser de elétrons
livres (em construção)
LABORATÓRIOS VINCULADOS A GRUPOS DE PESQUISA:
Efeito Mössbauer; Supercondutividade; Ressonância M agnética Nuclear; Filmes Finos; Multicamadas, Fonte de Clusters; Correlação Angular; Magneto-Ótica; Sistemas de Detecção; Materiais Biocerâmicos; Lab. do Projeto Pierre Auger; Física de Altas Energias, Microorganismos Magnetotá ticos; Magnetometria e
Resistividade Elétrica; Laboratório de Eletrodeposi ção e Laboratório de Materiais Multifuncionais Multiferróicos (ínicio da implantação em 2010) e Laboratório de
Instrumentação e Medidas.
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Introdu ção
Nanociências e Nanotecnologia
A escala nanom étrica
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Nanoestrutura é definida com uma estrutura em que pelo menos uma das dimensões émenor ou igual a uma dimensão crítica d* (d≤d*≈100nm).O valor de d* não possui determinada magnitude, sendo fisicamente determinado pela característica crítica de um determinado fenômeno físico e dando origem, assim, ao efeito do tamanho.
Conceitos
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Forças no mundo pequeno
Tensão superficial Força de atração dos átomos da superfície do líquido
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nano tubos de C podem ser condutores ou semicondutores dependendo do seu arranjo atômico
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26
575
580
585
590
595
600
605
610
-150 -100 -50 0 50 100 150
0
1
2
3
4
5
6
7-12 -8 -4 0 4 8 12
∆V (m
V)
H (kA/m)
i = 8 mA
R = 72,0 ΩMR =5,85 %S = 0,14 %/Oe
2x6 µm2
MR
(%
)
H (Oe)
Hb
Spin ValveSensor
HDD
Spin ValveTa
CoxFeyOz
CoFeCu
CoFeCoxFeyOz
CoFeMnIrNiFeTa
1nm2nm
1.5nm
2.2nm
8nm
2.5nm1nm5nm
4nm3nm
6µm
200μV/label
GMR-Fert and Grunberg, Nobel 2007
FILMES FINOS FINALMENTE !
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27
Controle de qualidade e
reprodutibilidade
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28
MMIC-HEMT, ETH Zurich
Electrical contacts, University of Basel
Luft
InP
70 nm
DFB Laser, WSI Munich
Aplicações – NANO DISPOSITIVOS
Λ=230 nm
Nanoelectronics
Optics
Basic Research
Nanomechanics
Nanopendulum, LMU
TH Aachen
Magnetoelectronics
EBL
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Nanolitografia por feixe de elétrons
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39
In-vivo
Pre clinical
tests
3µm
Comercial Ti implant with100nm HAP
coating
Titanium implant surface after acid
treatment and HAP nano
coating
Labiomat + LabSurf + Colaboradores =
Recobrimentos nanométricos de Fosfatos de cálcio biocompatíveis
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40
Si(100) substrate
Hidroxiapatite80nm coating
Pte-beam
Ptcaplayer
Ti coating
Si(100) substrate
Hidroxiapatite60nm coating
Pte-beam
Ptcaplayer
Ti coating
Filme de Si / Ti (400nm)/ Hidroxiapatita (60nm) Nanofabricação por feixe de íons (FIB) de uma
amostra para ser observada em seção transversal
1
4
32
15
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TOXICOLOGIA
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