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1 CENTRO BRASILEIRO DE PESQUISAS FÍSICASF 1

2 MICROSCOPIA ELETRÔNICA DE VARREDURA ANDRÉ LUIZ PINTO CBPF

3 Roteiro Aplicações da Microscopia à Nanotecnologia Introdução O que é Nanotecnologia? O arsenal disponível para ver a matéria condensada Histórico do Mundo da Microscopia Microscópio Eletrônico de Transmissão Microscópio Eletrônico de Varredura Nanolitografia por por Feixe de Elétrons A Utilização de Feixe de Íons Comentários Finais LabNano 3

4 Opções para visualizar a microestrutura Aumento x Resolução (lateral) Olho humano 0,1 mm Microscopia Ótica 0,5 µm Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV) 1-4 ηm Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) 0,8-1,4 Å Microscópio de Ponta de Prova (SPM) 0,3 Å

5 Interação Elétron-Amostra Feixe coerente incidente Elétrons retroespalhados Elétrons Auger Elétrons secundários Raios-X Característicos Raios-X Contínuos Luz Elétrons absorvidos Amostra Pares elétron-buraco

6 Jeol

7 Microscopia Eletrônica de Varredura Raith

8 Microscopia Eletrônica de Varredura Jeol 8 Goldstein et alli, 2003 No MEV, o aumento é dado pela relação entre as dimensões varridas na amostra e as dimensões da tela.

9 Spot Size e Resolução 9 Jeol

10 Goldstein et alli, 2003 Williams e Carter, 2009

11 Formas de relaxação de um átomo ionizado pelo feixe Goodhew et all

12 Imagem de Elétrons Secundários 12 Placa de Armodon (UHMW-PP) submetida a Impacto balístico.

13 Elétrons Retroespalhados Espalhamento elástico de Rutherford para um ângulo maior do que θ: 2 Z σ ( θ ) = 1,62 x10 ctg E E é a energia do feixe 20 2 θ Z é o número atômico 2

14 Imagem de Elétrons Retroespalhados 14 Contraste de Z Goldstein et alli, 2003

15 Raios X Característicos Jeol

16 Espectro de EDS Permite a análise qualitativa da composição química Permite a realização de mapeamentos para localização de elementos químicos

17 Resolução e origem e- Secundários ~ 1 ηm e- Retroespalhados ~ 0,1 µm EDS ~ 1 µm

18 Elétrons Secundários Os vários sinais

19 Detectores de Elétrons Secundários

20 Uma visão comparativa dos vários sinais SE + BSE SE + BSE E 0 influence on the SE image lateral detector FEI

21 Uma visão comparativa dos vários sinais SE SE E 0 influence on the SE image In-lens detector FEI

22 Uma visão comparativa dos vários sinais E-T lateral FEI E-T in lens

23 Revestimento nc-tic/a-c Pei et al. (2005)

24 Revestimento nc-tic/a-c Pei et al. (2005)

25 Revestimento nc-tic/a-c Pei et al. (2005)

26 Pucket et al Nanoestruturação de superfícies

27 Sensitividade a modificações superficiais de biomateriais Pucket et al. 2008

28 Sensitividade a modificações superficiais de biomateriais Nanolitografia por Feixe de Elétrons para modificação superficial visando aumento da biocompatibilidade. Limite de sensibilidade por fibroblastos ~ 35 nm Máscaras feitas por litografia de feixe de elétrons para identificar o limite de sensibilidade dos fibroblastos. D 15 nm F 35 nm Loesberg et al. Biomaterials V. 28 (2007) p

29 Nanocordas Zhang, M. et al. Science 306, 2004, p

30 Nanocordas Zhang, M. et al. Science 306, 2004, p

31 Nanocordas Zhang, M. et al. Science 306, 2004, p

32 Nanofios de Si Células Fotovoltaicas Objetivos: flexibilidade mecânica, aumento na absorção e diminuição na quantidade de material

33 Nanofios de Si Células Fotovoltaicas

34 Cristais Fotônicos Lourtioz 2008

35 Cristais Fotônicos

36 Cristais Fotônicos Lippens 2008

37 Metamateriais Uma aplicação: invisibilidade eletromagnética Macedo 2008

38 Metamateriais Sheridan et al Lippens 2008

39 Michael, S. R. et al. Nature Materials 7 (2008) p Metamateriais 3D

40 Estruturas Quase-periódicas Wang 2008

41 Metamateriais Nanoporosos Biener et al. 2008

42 EBSD A largura das bandas está diretamente relacionada ao espaçamento interplanar. O ângulo entre as bandas corresponde ao ângulo entre os planos cristalinos. A posição das bandas está ligada à posição dos planos.

43 NiCo Nanoestruturado Eletrodepositado 43 Bastos et all 2006

44 NiCo Nanoestruturado Eletrodepositado 44 Bastos et all 2006

45 Referências Goldstein, J. I. et alli., Scanning Electron Microscopy and X-Ray Analysis, Ed. Plenum, New York, Goodhew, P. J. et all, Electron Microscopy and Analysis, Ed. Taylor & Francis, London, Lippens, D. Metamaterials and infra-red applications C. R. Physique 9 (2008) p Wang, Y. Fabrication and characterization of metallic quase-periodic structures, Optics Express V16, N2 (2008) p Lourtioz, J. M. C. R. New concepts for nanophotonics and nano-electronics Photonic crystals and metamaterials, Physique 9 (2008) p Biener, J. et al. Nanoporous plasmonic metamaterials, Advanced Materials 20 (2008) p Sheridan, A. K. et al. Fabrication and tuning of nanoscales metallic ring and split-ring arrays. Journal of Vacuum Science and Technology B 25/6 (2007) p Michael, S. R. et al. Photonic metamaterials by direct laser writing and silver chemical vapour deposition. Nature Materials 7 (2008) p Thune, E. Nanostructured sapphire vicinal surfaces as templates for the growth of selforganized oxide nanostructures. Applied Surface Science 256 (2009) p Loesberg et al. Biomaterials V. 28 (2007) p Zhang, M. et al. Science 306, 2004, p

46 Referências Bastos, A. et al.. Acta Materialia 54 (2006) p Kelzenberg, M. D. et al.. Nature Materials 9 (2010) p J. Macêdo. Formalismo FDTD para a modelagem de meios dispersivos apresentando anisotropia biaxial. Dissertação. Universidade de São Paulo, 90 p, Pei, Y. T. et al. Nanostructured TiC/a-C coatings for low friction and wear resistant applications. Surface & Coatings Technology 198 (2005) p Puckett, s. et al. International Journal of Nanomedicine 3 (2008) p

47 47 Obrigado pela atenção André L. Pinto

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