Apresenta

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• Introdução Interdisciplinaridade e novas
  fronteiras
• - Nanotubos de carbono.
• - Microscopias de Ponta de Prova fundamentos e
  aplicações
• -AFM
• -STM
• MEMS, NEMS e Nanotribologia.

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Nanotubos de carbono . Introdução .
Produção . Purificação . Propriedades .
Potenciais Aplicações
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C-C sp2 ? distância interatômica 1.42
Å Grafite ? distância interplanar 3.35 Å
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Diamante carbono sp3 C60 Carbono
sp2
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- M. Hillert and N. Lange, The structure of
graphite filaments, Zeitschr. Kristall 111(1958)
24 Imagens TEM de filamentos de grafite
- T.V Hughes and C.R. Chambers, US Patent 405.480
(1889) fibras de carbono
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Carbono amorfo
Fibras de carbono produzidas por pirólise de
benzeno e ferroceno a 1000o C.
A. Oberlin, M. Endo, T. Koyama, J. Cryst. Growth
32 (1976) 335
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Paredes múltiplas (MWNT)
Parede simples Single wall (SWNT)
8
1985 Descoberta dos fullerenos H.W. Kroto, J.R.
Heath, S. C. O. Brein, R.E. Smaley, Nature 318
(1985) 162. 1991 Observação dos nanotubos de
carbono multi-wall por S. Ijima, Nature 354
(1991) 56.
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Nanotubos Estrutura
Folha de grafeno
Ch
a1
a2
Vetor chiral (perpendicular ao eixo do tubo Ch
na1 ma2
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a1 a?3/2 x a/2 y
a2 a?3/2 x - a/2 y , com a 2.46 Å cos ?
ângulo entre o vetor chiral e a direção zig-zag
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Nanotubos Estrutura
diâmetro do nanotubo d a ?3 (m2 mn n2
)1/2 / ? Com a ? 1.42 Å (grafite) lt a lt
1.44 Å (C60) ângulo chiral ? 0,
(m,n) (p,0) zigzag ? 30,
(m,n) (2p,-p) ou (p,p) armchair p é um
número inteiro
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Nanotubos Estrutura
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Imagem de STM de dois nanotubos chirais
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Nanotubos Estrutura
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Nanotubos semicondutores e metálicos
Singularidades de Van Hove
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Nanotubos paredes múltiplas abertos ou fechados?
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A pentágono e B heptágono
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(No Transcript)
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Produção de Nanotubos de carbono
. Arco catódico . Ablação por laser . Deposição
Química na Fase Vapor (CVD) . Pirólise .
Eletrólise
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Arco Catódico . Método Kratschmer-Huffman para
produção de C60 modificado. . Catodo de grafite
mais espesso que o anodo, também de grafite. .
Redução da temperatura é importante para o
crescimento de nanotubos.
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Arco Catódico
Gás He Pressão 400-700 torr Voltagem DC 20-30
V Corrente 50-100 A Distância entre anodo e
catodo menor que 1 mm
22
(No Transcript)
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Crescimento dos nanotubos
C2 é responsável pela formação dos MWNT
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Catalizadores metálicos SWNT Misturas de Ni-Y
90 SWNT com raio médio de 1.4 nm C. Journet
et al. , Nature 388(1997) 756
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metal
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Ablação por laser
. Síntese de Single wall nanotubes (SWNT). .
Alto grau de pureza. . Nd/Yag, laser de
excímeros e laser de CO2 . Uso de catalisadores
metálicos. . Produção em pequenas quantidades.
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Ablação por laser
Gás Argônio Temperatura 800-1200oC
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DC-PECVD
catalisador filmes finos de Ni tratados
térmicamente
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Influência da espessura do filme catalisador
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Influência da temperatura
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Influência da tensão de polarização
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Nanotubos multi-wall alinhados
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Mecanismo de crescimento
na superfície C2H2 ? 2C H2
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Mecanismos de crescimento
Difusão no volume
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Mecanismos de crescimento
Difusão superficial
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Carbono difunde ao longo dos planos (100) do Fe e
cristaliza no lado oposto do grão catalisador.
HREM
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Mecanismos de crescimento
Difusão no volume
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Microwave- PECVD
39
Hot Filament -PECVD
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Eletrólise
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Nanotubos alinhados
M. Terrones, Nature 388(1998) 53.
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Laser NdYAG ( 266nm)
Co/ silica
M. Terrones, Nature 388(1998) 53.
43
SEM images
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imagem TEM
Distância entre planos 3. 4 Å
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Processos Homogênos Spray-pirólise
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Processos em escala industrial HiPCo? (High
pressure carbon oxide) reação na fase gasosa
usando Fe(Co)5 para obter SWNT Carbon
Nanotechnologies Inc. (Houston, TX)
SWNT- arc MWNT-CVD
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Métodos de Purificação
. Oxidação na fase líquida . Oxidação na fase
vapor . Filtração . Cromatografia
Objetivos remover o catalisador (ácidos)
remover o carbono amorfo
(oxidação)
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Partícula metálica removida
Estabilidade dos nanotubos x C60
Partículas metálicas