Nano-agregados metálicos: produção e propriedades magnéticas

Autor(es)

Artur Domingues Tavares de Sá

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: Campinas, SP.
• Instituição: Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Instituto de Física Gleb Wataghin
• Data de defesa: 2013-06-21

Membros da banca

Varlei Rodrigues; Paulo César Piquini; Júlio Criginski Cezar; Mário Noboru Tamashiro; Kleber Roberto Pirota

• Orientador: Varlei Rodrigues

Resumo

Clusters, i.e. nanopartículas formadas por alguns átomos ou até 107, atraem grande interesse devido 'as propriedades peculiares que apresentam, como momento magnético aumentado, atividade catalítica, fluorescência dependente de tamanho e estruturas geométricas diferenciadas em relação ao material massivo. Isso acontece principalmente devido aos efeitos decorrentes da grande razão entre o número de átomos na superfície e o número de átomos no volume, e também por conta dos níveis discretos de energia devidos ao pequeno número de átomos presente nas estruturas. Entretanto, para que seja possível uma melhor compreensão dos mecanismos envolvidos em amostras compostas por clusters, 'e imprescindível que tenhamos um grande controle dos parâmetros cruciais como tamanho das partículas, concentração e energia de deposição. Para isso, desenvolvemos e construímos uma fonte para a produção de agregados com um número controlável de átomos, com a intenção de produzir partículas com 2 até 100 átomos. Um feixe de partículas 'e produzido, caracterizado e depositado em condições de ultra alto vácuo (UHV), utilizando-se uma fonte de clusters com magnéton sputtering. A fonte 'e baseada na proposta por Haberland et al. (1) com a inovadora introdução de um sputtering com geometria cilíndrica, com a intenção de aumentar a eficiência na criação de partículas bem como facilitar a produção de agregados de ligas. Uma fonte de clusters geralmente é constituída essencialmente de: uma fonte de átomos e uma câmara de agregação, para gerar as partículas; um sistema de lentes eletrostáticas, para guiar e focalizar o feixe; e um analisador de massa, podendo esse selecionar, ou não, as partículas em massa. Para fonte de átomos desenvolvemos dois magnéton sputterings, um magnéton circular plano típico de 1" e um magnéton cilíndrico para a erosão axial de fios metálicos. A câmara de agregação tem um comprimento variável (0-300 mm), para que possamos controlar o tamanho médio dos nano-agregados. Um skimmer, três lentes Einzel e uma Bessel-Box são utilizadas para guiar e focalizar o feixe de partículas ao longo do instrumento. Como analisador de massa, construímos um espectrômetro de massa por tempo de voo. É importante frisar que optamos por desenvolver a maioria dos componentes na própria Unicamp, estes componentes serão descritos no corpo dessa tese. O equipamento que se encontra operacional, já se mostrou capaz de produzir partículas com mais de 500 átomos, superando assim nossas expectativas iniciais. Apresentamos também a caracterização magnética de nanoestruturas granulares com nano-agregados de cobalto com 2,3 nm de diâmetro embebidos em matrizes de cobre com diferentes concentrações. A comparação dos resultados utilizando-se o triple fit e medidas de transporte mostra que apenas para baixa concentração (0,5 at.% Co) todos os experimentos são consistentes com a suposição de que as partículas são não-interagentes e a descrição teórica comumente utilizada é apropriada. Aumentando-se a concentração para 2,5 at.% e 5 at.% implica em desvios entre magnetometria e magneto-transporte (AU)

• Processo FAPESP: 08/11293-0 - Propriedades magnéticas e de transporte elétrico de materiais dopados com agregados magnéticos
• Beneficiário: Artur Domingues Tavares de Sá
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado