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Comparação da resposta como sensor de gás de dispositivos com nanofita única e com múltiplas nanofitas de óxido de estanho

Processo: 15/21033-0
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Mestrado
Vigência (Início): 01 de março de 2016
Vigência (Término): 23 de maio de 2018
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia de Materiais e Metalúrgica - Materiais Não-metálicos
Pesquisador responsável:Marcelo Ornaghi Orlandi
Beneficiário:Mateus Gallucci Masteghin
Instituição-sede: Instituto de Química (IQ). Universidade Estadual Paulista (UNESP). Campus de Araraquara. Araraquara , SP, Brasil
Vinculado ao auxílio:13/07296-2 - CDMF - Centro de Desenvolvimento de Materiais Funcionais, AP.CEPID
Bolsa(s) vinculada(s):17/12870-0 - Resposta sensora de dispositivos com nanofitas múltiplas e individuais à base de óxido de estanho, BE.EP.MS
Assunto(s):Propriedades elétricas   Materiais nanoestruturados   Óxido de estanho   Semicondutores   Sensores   Óxidos semicondutores   Microscopia eletrônica

Resumo

Neste projeto de pesquisa propõe-se a realização de um estudo a fim de compreender os mecanismos de transporte e as interações sólido-gás que ocorrem na superfície de nanoestruturas de SnO, Sn3O4 e SnO2, preparadas em diferentes dispositivos. Com o objetivo de se obter uma melhor compreensão dos fenômenos envolvidos, optou-se por estudar, individualmente e coletivamente (única e múltiplas), as nanofitas de cada uma das três composições, sendo que o primeiro método permite descartar interferências extrínsecas, analisando-se apenas os mecanismos intrínsecos de condução nas nanoestruturas. Para isso, os materiais serão sintetizados pelo método de redução carbotérmica e, posteriormente, serão caracterizados por DRX, MET e MEV-FEG para confirmar a eficácia da síntese, parte fundamental para a obtenção de resultados confiáveis. Os materiais também serão caracterizados em relação à sua resposta como sensor de gás na presença de gases oxidantes e redutores (por exemplo, NO2, CO, H2S) em baixas concentrações (na escala de ppm) e em temperaturas de trabalho entre 100 e 350°C, sendo que para atingir tais temperaturas serão utilizados o método convencional de aquecimento e o método de self-heating, promissor por não necessitar de fonte externa para realizar o aquecimento, gerando economia de energia e possibilitando maior mobilidade na detecção de vazamentos. As principais novidades deste trabalho são a caracterização individual de nanofitas de SnO e Sn3O4 como sensor de gás, o estudo da resposta sensora de nanofitas de mesma composição química com diferentes diâmetros (em nano escala), e na escolha do método self-heating de aquecimento para o estudo sensor das estruturas de SnO e Sn3O4. Para realizar esses estudos, serão construídos dispositivos individuais utilizando trilhas interdigitais em um equipamento de feixe duplo (Focused Ion Beam - FIB) equipado para realizar litografia eletrônica. Deste modo, a principal contribuição do trabalho para a literatura será o estudo das interações sólido-gás em materiais termodinamicamente instáveis (SnO e Sn3O4), no estudo de como o gás analito influencia na espessura da camada de depressão (indiretamente, nas propriedades sensoras) e na utilização de um novo método de sensoriamento de gás (self-heating) para estes materiais. Ao final, espera-se que todo este estudo permita o desenvolvimento de materiais sensores com elevada sensibilidade, seletividade, rápido tempo de resposta e capacidade de miniaturização, o que é importante visando futuras aplicações práticas desde material. (AU)

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Publicações científicas (5)
(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)
MASTEGHIN, MATEUS G.; GODOI, DENIS R. M.; ORLANDI, MARCELO O. Heating Method Effect on SnO Micro-Disks as NO2 Gas Sensor. FRONTIERS IN MATERIALS, v. 6, JUL 16 2019. Citações Web of Science: 0.
MASTEGHIN, MATEUS G.; ORLANDI, MARCELO O. A Gas Sensor Based on a Single SnO Micro-Disk. SENSORS, v. 18, n. 10 OCT 2018. Citações Web of Science: 4.
MASTEGHIN, MATEUS G.; BERTINOTTI, RAFAEL C.; ORLANDI, MARCELO O. Coalescence growth mechanism of inserted tin dioxide belts in polycrystalline SnO2-based ceramics. MATERIALS CHARACTERIZATION, v. 142, p. 289-294, AUG 2018. Citações Web of Science: 1.
MASTEGHIN, MATEUS G.; BERTINOTTI, RAFAEL C.; ORLANDI, MARCELO O. High-performance and low-voltage SnO2-based varistors. CERAMICS INTERNATIONAL, v. 43, n. 16, p. 13759-13764, NOV 2017. Citações Web of Science: 7.
MASTEGHIN, MATEUS G.; VARELA, JOSE A.; ORLANDI, MARCELO O. Controlling the breakdown electric field in SnO2 based varistors by the insertion of SnO2 nanobelts. Journal of the European Ceramic Society, v. 37, n. 4, p. 1535-1540, APR 2017. Citações Web of Science: 6.
Publicações acadêmicas
(Referências obtidas automaticamente das Instituições de Ensino e Pesquisa do Estado de São Paulo)
MASTEGHIN, Mateus Gallucci. Comparação da resposta como sensor de gás de dispositivos com nanofita única e com múltiplas nanofitas de óxido de estanho. 2018. 170 f. Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual Paulista "Júlio de Mesquita Filho" Instituto de Química..

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