Física de raios X aplicada ao estudo de dispositivos nanoestruturados utilizando fontes compactas de radiação

• Processo: 09/01429-5
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2009
• Data de Término da vigência: 30 de abril de 2011
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Física - Física da Matéria Condensada
• Pesquisador responsável: Sérgio Luiz Morelhão
• Beneficiário: Sérgio Luiz Morelhão
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Cristalografia Nanotecnologia Raios X Radiação síncrotron Pontos quânticos Processo sol-gel
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Nanotecnologia | Cristalografia

Resumo

A radiação X tem sido uma poderosa ferramenta de análise da estrutura da matéria em escala atômica. Enquanto muitos estão fascinados com as perspectivas oferecidas por novas fontes síncrotron de raios X, o aspecto prático dessas perspectivas no âmbito atual e futuro da nanotecnologia tem sido pouco questionado. A nanotecnologia, ou seja, a capacidade de controlar a matéria em escala atômica-molecular e de manufaturar estruturas com dimensões de algumas dezenas de nanometros, tem proporcionado um desafio constante em análise estrutural via técnicas de raios X. A grande diversidade de materiais e métodos oriundos da nanotecnologia esta gerando uma alta demanda por tempo de análise, muito maior do que a fornecida pelas instalações síncrotrons. Na otimização dos métodos de processamento de materiais e dispositivos nanoestruturados, técnicas de controle e caracterização rápidas e de fácil acesso são essenciais. Técnicas de microscopia e espectroscopia são muito importantes no cenário atual da nanotecnologia, mas elas têm limitações intrínsecas que justificam a busca por técnicas de análise estrutural de alta resolução, como as obtidas por difração e/ou espalhamento de raios X. O uso de fontes de raios X convencionais, i.e. fontes compactas como tubos e anodos rotativos, representa um grande desafio na área de nanociências. A relativa baixa potência dessas fontes restringe o tipo de material nanoestruturado a ser analizado e também a informação estrutural acessível. Por outro lado, quando uma informação é obtida, ela tem uma tremenda importância prática. Isso porque tal informação pode nortear a otimização e o controle do processamento de dispositivos e, ainda, contando com a vantagem de poder estar disponível em local próximo e em tempo integral para tais fins específicos. Este é o principal objetivo deste projeto, colocar em funcionamento um laboratório experimental para explorar técnicas de análise de dispositivos nanoestruturados usando fonte convencional de raios X. Esse era um dos objetivos do projeto aprovado em 1997 (processo FAPESP 97/13757-8), com o qual foi adquirido o goniômetro Huber e o gerador Philips de raios X que serão utilizados no projeto atual. Devido à entrada em operação do síncrotron Brasileiro (LNLS), também em 1997, o goniômetro foi utilizado até recentemente numa estação do LNLS onde deu origem a vários trabalhos. Recentemente, ele foi trazido de volta ao Instituto de Física da USP onde aguarda a aprovação deste projeto para ser novamente colocado em condições adequadas de operação. Com algumas melhorias nos equipamentos, tais como detetor de raios X com alta eficiência em baixas taxas de contagem, eletrônica para melhor controle e aquisição de dados, cristais para medidas em óptica de triplo eixo, e cabana de proteção radiológica, nós teremos as condições necessárias para: i) continuar nossa investigação do processo de crescimento e capeamento de pontos quânticos; ii) desenvolver técnicas de análise desses sistemas; iii) colaborar com outros grupos de pesquisa trabalhando em áreas afins, tais com em filmes nanoestruturados de sol-gel e sistemas epitaxiais diversos; e iv) ministrar cursos de pós-graduação e orientar teses de mestrado e doutorado em física de raios X aplicada à nanotecnologia. (AU)