U N I V E R S I D A D E F E D E R A L D O T R I Â N G U L O M I N E I R O
P R Ó - R E I T O R I A D E P E S Q U I S A E P Ó S - G R A D U A Ç Ã O P R O G R A M A D E M E S T R A D O P R O F I S S I O N A L E M I N O V A Ç Ã O T E C N O L Ó G I C A F l a v i o H e n r i q u e O l i v e i r a C a r v a l h o S Í N T E S E D E N A N O E S T R U T U R A S D E C A R B O N O U T I L I Z A N D O P L A S M A S F R I O S U b e r a b a - M G 2 0 1 3F L A V I O H E N R I Q U E O L I V E I R A C A R V A L H O
S Í N T E S E D E N A N O E S T R U T U R A S D E C A R B O N O U T I L I Z A N D O P L A S M A S F R I O S
U b e r a b a - M G 2 0 1 3
Dissertação apresentada ao Programa de Mestrado Profissional em Inovação Tecnológica da Universidade Federal do Triângulo Mineiro para defesa do Título de Mestre.
Orientador: Professor Doutor Rogério Valentim Gelamo
R E S U M O O o b j e t i v o d e s t e t r a b a l h o s e r e s u m e n o a p e r f e i ç o a m e n t o d e u m a d a s t é c n i c a s p a r a o b t e n ç ã o d e f i l m e s f i n o s c o m p o s t o s p o r m a t e r i a i s d e c a r b o n o n a n o e s t r u t u r a d o s . E s t e s f i l m e s f o r a m d e p o s i t a d o s e m l â m i n a s d e s i l í c i o , c o m r e c o b r i m e n t o d e m e t a i s d e t r a n s i ç ã o . O p r o c e s s o d e d e p o s i ç ã o o c o r r e u e m t e m p e r a t u r a s r e l a t i v a m e n t e b a i x a s , s e m a n e c e s s i d a d e d e p r é v i o a q u e c i m e n t o d o s u b s t r a t o . A t é c n i c a u t i l i z a d a é a d e p o s i ç ã o q u í m i c a d e v a p o r a s s i s t i d a p o r p l a s m a ( P E C V D ) r e a l i z a d o e m u m s i s t e m a r e p r o d u t í v e l d e b a i x o c u s t o , g r a ç a s a u t i l i z a ç ã o d e m i c r o - o n d a s c o m o f o n t e d e r a d i a ç ã o a l é m d a u t i l i z a ç ã o d e a c e t i l e n o c o m o f o n t e d e c a r b o n o . T r a b a l h a n d o c o m o s i s t e m a d e v á c u o c o m v a l o r e s d e p r e s s ã o d a o r d e m d e 2 1 0 m T o r r , é p o s s í v e l u m g a s t o m í n i m o c o m r e a g e n t e s p a r a s í n t e s e d o f i l m e e g e r a ç ã o q u a s e n u l a d e r e s í d u o s t o r n a n d o o p r o c e s s o a m p l a m e n t e v i á v e l e c o n o m i c a m e n t e e a m b i e n t a l m e n t e . A s e t a p a s d o p r o c e s s o f o r a m m o n i t o r a d a s c o m a f e r i ç ã o d a p r e s s ã o e t e m p e r a t u r a d u r a n t e a f o r m a ç ã o d o s f i l m e s e p o s t e r i o r m e n t e f o r a m c a r a c t e r i z a d o s u t i l i z a n d o m i c r o s c o p i a e l e t r ô n i c a d e v a r r e d u r a , e s p e c t r o s c o p i a E D S e R a m a n . A t é c n i c a s e m o s t r o u s a t i s f a t ó r i a p a r a o b t e n ç ã o d e n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o c o m d i v e r s a s c a r a c t e r í s t i c a s , m a i s e s p e c i f i c a m e n t e n a n o f i b r a s d e c a r b o n o , s e m d a n o s a o s i s t e m a s u b s t r a t o - c a t a l i s a d o r , g r a ç a s à s b a i x a s t e m p e r a t u r a s u t i l i z a d a s e m t o d a s a s d e p o s i ç õ e s . P a l a v r a s - c h a v e : M a t e r i a i s n a n o e s t r u t u r a d o s , c a r b o n o , d e p o s i ç ã o q u í m i c a d e v a p o r , m i c r o o n d a s , s i l í c i o .
A B S T R A C T T h e o b j e c t i v e o f t h i s w o r k i s s u m m a r i z e d i n t h e e n h a n c e m e n t o f t e c h n i q u e s f o r o b t a i n i n g t h i n f i l m s o f n a n o s t r u c t u r e d c a r b o n m a t e r i a l s . T h e s e f i l m s w e r e d e p o s i t e d o n s i l i c o n p l a t f o r m c o v e r e d w i t h t r a n s i t i o n m e t a l s . T h e d e p o s i t i o n p r o c e s s o c c u r r e d a t l o w t e m p e r a t u r e s , w i t h o u t t h e n e e d f o r p r e h e a t i n g t h e s u b s t r a t e a n d m e t a l u s e d . T h e t e c h n i q u e i s P l a s m a E n h a n c e d C h e m i c a l V a p o r D e p o s i t i o n ( P E C V D ) , p e r f o r m e d i n a h i g h l y r e p r o d u c i b l e s y s t e m , l o w c o s t , d u e t h e u s e o f m i c r o w a v e a s a r a d i a t i o n s o u r c e a n d t h e u s e o f a c e t y l e n e a s a c a r b o n s o u r c e . W o r k i n g w i t h v a c u u m s y s t e m p r e s s u r e v a l u e s o f t h e o r d e r o f 2 1 0 m T o r r , i t i s p o s s i b l e w i t h m i n i m u m r e a g e n t s f o r t h e f i l m , a n d w i t h o u t g e n e r a t e s p o l l u t i o n , m a k i n g a v i a b l e p r o c e s s e c o n o m i c a l l y a n d e n v i r o n m e n t a l l y . T h e s t e p s o f t h e p r o c e s s e s w e r e m o n i t o r e d w i t h m e a s u r e m e n t o f p r e s s u r e a n d t e m p e r a t u r e d u r i n g t h e f i l m f o r m a t i o n a n d s u b s e q u e n t l y w e r e c h a r a c t e r i z e d u s i n g s c a n n i n g e l e c t r o n m i c r o s c o p e a n d s u b m i t t i n g a s a m p l e f o r E D S a n d R a m a n s p e c t r o s c o p y . T h e t e c h n i q u e h a s p r o v e d s a t i s f a c t o r y t o o b t a i n c a r b o n n a n o s t r u c t u r e s w i t h v a r i o u s c h a r a c t e r i s t i c s , s p e c i f i c a l l y c a r b o n n a n o f i b e r s , w i t h o u t p r e j u d i c e t o t h e s t r u c t u r e o f t h e s u b s t r a t e d u e t o t h e l o w t e m p e r a t u r e s r e a c h e d . K e y w o r d s : N a n o s t r u c t u r e d m a t e r i a l s , c a r b o n , c h e m i c a l v a p o r d e p o s i t i o n , m i c r o w a v e , s i l i c o n .
L I S T A D E I L U S T R A Ç Õ E S F i g u r a 1 . E s t r u t u r a d o d i a m a n t e , g r a f i t e , f u l e r e n o e n a n o t u b o s d e c a r b o n o . . . 1 2 F i g u r a 2 . C o m p o n e n t e s b á s i c o s d e u m M E V . . . 1 9 F i g u r a 3 . E s p e c t r o E D S d e a m o s t r a s d e s o l o . . . 2 1 F i g u r a 4 . E s p e c t r o s c o p i a R a m a n d e n a n o t u b o s d e c a r b o n o . . . 2 3 F i g u r a 5 . E s p e c t r o s c o p i a R a m a n d e f i l m e s d e d i a m a n t e . . . 2 3 F i g u r a 6 . S i s t e m a P E C V D . . . 2 5 F i g u r a 7 . I m a g e n s A F M d o s s u b s t r a t o s . . . 3 1 F i g u r a 8 . N a n o e s t r u t u r a s d e p o s i t a d a s e m 1 0 0 m T o r r d e a c e t i l e n o . . . 3 3 F i g u r a 9 . N a n o e s t r u t u r a s d e p o s i t a d a s e m 3 4 m T o r r d e a c e t i l e n o . . . 3 4 F i g u r a 1 0 . N a n o e s t r u t u r a s d e p o s i t a d a s e m 6 4 m T o r r d e a c e t i l e n o . . . 3 5 F i g u r a 1 1 . N a n o e s t r u t u r a s d e p o s i t a d a s e m 7 0 m T o r r d e a c e t i l e n o , c o m N i 3 , 1 0 e 3 0 n m . . . 3 6 F i g u r a 1 2 . N a n o e s t r u t u r a s d e p o s i t a d a s e m 7 0 m T o r r d e a c e t i l e n o , e m C u 3 e 1 0 n m e n í q u e l 6 0 n m . . . 3 7 F i g u r a 1 3 . N a n o e s t r u t u r a s d e p o s i t a d a s e m 7 9 m T o r r d e a c e t i l e n o . . . 3 8 F i g u r a 1 4 . N a n o e s t r u t u r a s d e p o s i t a d a s e m 8 4 m T o r r d e a c e t i l e n o . . . 3 9 F i g u r a 1 5 . D i f e r e n t e s n a n o e s t r u t u r a s d e a c o r d o c o m a p r e s s ã o d e a c e t i l e n o . . . 4 0 F i g u r a 1 6 . C o m p o r t a m e n t o d a t e m p e r a t u r a e m f u n ç ã o d o t e m p o p a r a 3 d i f e r e n t e s p r e s s õ e s d u r a n t e d e s c a r g a s d e p l a s m a u s a n d o a r g ô n i o . . . 4 1 F i g u r a 1 7 . E s p e c t r o E D S d o f i l m e d e p o s i t a d o a 7 9 m T o r r d e a c e t i l e n o , e m s u b s t r a t o d e s i l í c i o r e c o b e r t o c o m 3 n a n ô m e t r o s d e N í q u e l . . . 4 2 F i g u r a 1 8 . E s p e c t r o R a m a n d o f i l m e d e p o s i t a d o a 7 9 m T o r r d e a c e t i l e n o , e m s u b s t r a t o d e s i l í c i o r e c o b e r t o c o m 3 n a n ô m e t r o s d e N í q u e l . . . 4 3
L I S T A D E T A B E L A S T a b e l a 1 . C a t e g o r i a s d e p r o p r i e d a d e s e a p l i c a ç õ e s d e f i l m e s f i n o s . . . 1 6 T a b e l a 2 . C o n d i ç õ e s g e r a i s d e d e p o s i ç ã o d o s f i l m e s . . . 2 7 T a b e l a 3 . C o n d i ç õ e s d e d e p o s i ç ã o d o s f i l m e s e m s i l í c i o r e c o b e r t o p o r f i l m e d e 3 n m d e n í q u e l s o b d i f e r e n t e s p r e s s õ e s d e a c e t i l e n o e a r g ô n i o . . . 2 8 T a b e l a 4 . C o n d i ç õ e s d e d e p o s i ç ã o d o s f i l m e s e m s i l í c i o r e c o b e r t o p o r f i l m e d e 3 n m d e c o b r e s o b d i f e r e n t e s p r e s s õ e s d e a c e t i l e n o e a r g ô n i o . . . 2 8 T a b e l a 5 . C o n d i ç õ e s d e d e p o s i ç ã o d o s f i l m e s e m s i l í c i o r e c o b e r t o p o r f i l m e d e 1 0 n m d e n í q u e l s o b d i f e r e n t e s p r e s s õ e s d e a c e t i l e n o e a r g ô n i o . . . 2 8 T a b e l a 6 . C o n d i ç õ e s d e d e p o s i ç ã o d o s f i l m e s e m s i l í c i o r e c o b e r t o p o r f i l m e d e 1 0 n m d e c o b r e s o b d i f e r e n t e s p r e s s õ e s d e a c e t i l e n o e a r g ô n i o . . . 2 9 T a b e l a 7 . C o n d i ç õ e s d e d e p o s i ç ã o d o s f i l m e s e m s i l í c i o r e c o b e r t o p o r f i l m e d e 3 0 n m d e n í q u e l s o b d i f e r e n t e s p r e s s õ e s d e a c e t i l e n o e a r g ô n i o . . . 2 9 T a b e l a 8 . C o n d i ç õ e s d e d e p o s i ç ã o d o s f i l m e s e m s i l í c i o r e c o b e r t o p o r f i l m e d e 6 0 n m d e n í q u e l s o b d i f e r e n t e s p r e s s õ e s d e a c e t i l e n o e a r g ô n i o . . . 2 9 T a b e l a 9 . P r i n c i p a i s c a r a c t e r í s t i c a s d a s d e p o s i ç õ e s d o s f i l m e s d e c a r b o n o . . . 3 2
S U M Á R I O 1 I N T R O D U Ç Ã O . . . 1 0 2 R E V I S Ã O T E Ó R I C A . . . 1 1 2 . 1 O C A R B O N O E S E U S E S T A D O S H Í B R I D O S . . . 1 1 2 . 1 . 1 C a r b o n o a m o r f o . . . 1 2 2 . 1 . 2 F u l e r e n o s . . . 1 3 2 . 1 . 3 N a n o t u b o s d e c a r b o n o . . . 1 3 2 . 1 . 4 N a n o f i b r a s d e c a r b o n o . . . 1 4 2 . 1 . 5 G r a f e n o . . . 1 4 2 . 1 . 6 O u t r a s n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o . . . 1 5 2 . 2 F I L M E S F I N O S . . . 1 5 2 . 3 D E P O S I Ç Ã O D E F I L M E S D E C A R B O N O . . . 1 6 2 . 3 . 1 D e p o s i ç ã o q u í m i c a d e v a p o r a s s i s t i d a p o r p l a s m a . . . 1 7 2 . 4 F e r r a m e n t a s u t i l i z a d a s p a r a c a r a c t e r i z a ç ã o . . . 1 8 2 . 4 . 1 M i c r o s c o p i a e l e t r ô n i c a d e v a r r e d u r a ( M E V ) . . . 1 8 2 . 4 . 2 M i c r o s c o p i a d e f o r ç a a t ô m i c a ( A F M ) . . . 2 0 2 . 4 . 3 E s p e c t r o s c o p i a d e e n e r g i a d i s p e r s i v a d e r a i o s - X ( E D S ) . . . 2 0 2 . 4 . 4 E s p e c t r o s c o p i a R a m a n . . . 2 1 3 M A T E R I A I S E M É T O D O S . . . 2 4 3 . 1 D e p o s i ç ã o d o s f i l m e s . . . 2 4 3 . 2 S u b s t r a t o s . . . 2 5 3 . 3 C a t a l i s a d o r e s . . . 2 6 3 . 4 P r o c e s s o d e d e p o s i ç ã o . . . 2 6 3 . 5 C a r a c t e r i z a ç ã o d o s f i l m e s . . . 3 0 4 R E S U L T A D O S E D I S C U S S Õ E S . . . 3 0
4 . 1 I m a g e n s A F M d o s s u b s t r a t o s . . . 3 1 4 . 2 P r e s s ã o u t i l i z a d a n a c â m a r a d e d e p o s i ç ã o . . . 3 2 4 . 2 . 1 P r e s s ã o 1 0 0 m T o r r a c e t i l e n o . . . 3 3 4 . 2 . 2 P r e s s ã o 3 4 m T o r r a c e t i l e n o . . . 3 4 4 . 2 . 3 P r e s s ã o 6 4 m T o r r a c e t i l e n o . . . 3 5 4 . 2 . 4 P r e s s ã o 7 0 m T o r r a c e t i l e n o . . . 3 6 4 . 2 . 5 P r e s s ã o 7 9 m T o r r a c e t i l e n o . . . 3 8 4 . 2 . 6 P r e s s ã o 8 4 m T o r r a c e t i l e n o . . . 3 9 4 . 3 E v o l u ç ã o d o c r e s c i m e n t o d e n a n o e s t r u t u r a s . . . 4 0 4 . 4 T e m p e r a t u r a n o i n t e r i o r d a c â m a r a P E C V D . . . 4 1 4 . 5 A n á l i s e s e s p e c t r o s c ó p i c a s d o s f i l m e s . . . 4 2 4 . 5 . 1 E s p e c t r o E D S . . . 4 2 4 . 5 . 2 E s p e c t r o R a m a n . . . 4 3 5 C O N C L U S Ã O . . . 4 5 B I B L I O G R A F I A . . . 4 6 A P Ê N D I C E . . . 4 9
1 I N T R O D U Ç Ã O O t r a b a l h o d e s c r i t o n e s t a d i s s e r t a ç ã o r e l a t a a o b t e n ç ã o d e f i l m e s f i n o s n a n o e s t r u t u r a d o s d e c a r b o n o p r o d u z i d o s e m t e m p e r a t u r a s r e l a t i v a m e n t e b a i x a s , p r ó x i m a s à t e m p e r a t u r a a m b i e n t e . A t é c n i c a u t i l i z a d a n e s s e t r a b a l h o f o i a d e p o s i ç ã o q u í m i c a d e v a p o r a s s i s t i d a p o r p l a s m a , e m i n g l ê s P l a s m a E n h a n c e d C h e m i c a l V a p o r D e p o s i t i o n - P E C V D u t i l i z a n d o o s i s t e m a i m p l e m e n t a d o n o l a b o r a t ó r i o d e f i l m e s f i n o s e p r o c e s s o s p o r p l a s m a d a U F T M . P a r a a c a r a c t e r i z a ç ã o d a a m o s t r a s f o r a m u t i l i z a d a s a s t é c n i c a s d e m i c r o s c o p i a e l e t r ô n i c a d e v a r r e d u r a ( S E M ) , e s p e c t r o s c o p i a d e e n e r g i a d i s p e r s i v a d e r a i o s - X ( E D S ) e e s p e c t r o s c o p i a R a m a n e m c o l a b o r a ç ã o d o C e n t r o d e C o m p o n e n t e s S e m i c o n d u t o r e s d a U N I C A M P . O t r a b a l h o e s t á s e p a r a d o b a s i c a m e n t e e m q u a t r o p a r t e s , a p r i m e i r a d e l a s é u m a r e v i s ã o d a l i t e r a t u r a , a b o r d a n d o o c a r b o n o e s u a s n a n o e s t r u t u r a s . A s a p l i c a ç õ e s d a s d i v e r s a s f o r m a s a l o t r ó p i c a s d o c a r b o n o e s t ã o r e l a t a d a s e m u m b r e v e r e s u m o a i n d a p r e s e n t e n a p r i m e i r a p a r t e d o t r a b a l h o . E m s e g u i d a u m a p e q u e n a d e s c r i ç ã o d a s p r i n c i p a i s t é c n i c a s d e p r o d u ç ã o p r e s e n t e s n o s e s t u d o s r e l a t i v o s a m a t e r i a i s n a n o e s t r u t u r a d o s d e c a r b o n o . A s e g u n d a p a r t e é c o m p o s t a p e l a m e t o d o l o g i a u t i l i z a d a n a o b t e n ç ã o d o s f i l m e s f i n o s b e m c o m o o s m a t e r i a i s n e c e s s á r i o s p a r a r e a l i z a ç ã o d o p r o c e s s o . A t e r c e i r a p a r t e é a d i s c u s s ã o a c e r c a d o s r e s u l t a d o s o b t i d o s c o m a a n á l i s e d o s d a d o s c o n t i d o s n a s i m a g e n s d e m i c r o s c o p i a e e s p e c t r o s R a m a n d e a l g u m a s d a s a m o s t r a s , e f i n a l i z a n d o o t r a b a l h o , a q u a r t a p a r t e s e c o n c e n t r a e m s u a c o n c l u s ã o . U m a p ê n d i c e é d i s p o n i b i l i z a d o n o f i n a l d o t r a b a l h o c o m a s i m a g e n s q u e n ã o e s t ã o p r e s e n t e s n a s e ç ã o d e r e s u l t a d o s , j á q u e c o n t a m o s c o m u m a g r a n d e q u a n t i d a d e d e i m a g e n s d e M E V . N o s p a r á g r a f o s q u e s e s e g u e m , e s t ã o d e s c r i t a s a s h i b r i d i z a ç õ e s d o c a r b o n o e a s p r i n c i p a i s n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o , c o m u m a p e q u e n a e x p l a n a ç ã o s o b r e a n a n o c i ê n c i a p a r t i c u l a r d e c a d a u m a . A l g u n s e x e m p l o s d e s u a s a p l i c a ç õ e s e s t ã o p r e s e n t e s n o s p a r á g r a f o s e l o g o a p ó s u m r e s u m o d a s p r i n c i p a i s t é c n i c a s p a r a s u a o b t e n ç ã o , a l é m d o s r e c u r s o s p r e s e n t e s n o s l a b o r a t ó r i o s p a r a s u a c a r a c t e r i z a ç ã o . O o b j e t i v o p r i n c i p a l d o t r a b a l h o é a o b t e n ç ã o d e n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o e m t e m p e r a t u r a s p r ó x i m a s d a a m b i e n t e , p a r a c o m i s t o , o b t e r u m a t é c n i c a d e d e p o s i ç ã o d e f i l m e s d e c a r b o n o e m s u b s t r a t o s s e n s í v e i s à t e m p e r a t u r a . O q u e a b r i r i a a p o s s i b i l i d a d e d e i n t e g r a ç ã o d e e s t r u t u r a s n a n o m é t r i c a s d e c a r b o n o e m s i l í c i o , p o r e x e m p l o , d e m o d o a o b t e r d i s p o s i t i v o s e l e t r ô n i c o s c o m e s s e s m a t e r i a i s .
2 R E V I S Ã O T E Ó R I C A 2 . 1 O C a r b o n o e s e u s e s t a d o s h í b r i d o s O e l e m e n t o q u í m i c o c a r b o n o , p o s s u i a q u a l i d a d e d e h i b r i d i z a r s e u s o r b i t a i s m a i s e x t e r n o s p e r m i t i n d o a r e a l i z a ç ã o d e l i g a ç õ e s e g e o m e t r i a s m o l e c u l a r e s d i f e r e n c i a d a s t o r n a n d o - o o e l e m e n t o m a i s v e r s á t i l e n c o n t r a d o n a n a t u r e z a . S ã o t r ê s o s e s t a d o s h í b r i d o s d o á t o m o d o c a r b o n o s p , s p2 e s p3, r e s u l t a d o d a m i s t u r a d e s e u s o r b i t a i s m a i s e x t e r n o s . O s c a r b o n o s s p , s p2 e s p3 s ã o e n c o n t r a d o s e m c o m p o s t o s d i v e r s o s d e c a r b o n o e s e u s a g l o m e r a d o s , q u e p o s s u e m c a r a c t e r í s t i c a s ú n i c a s e x p l i c a d a s p o r d i f e r e n t e s l i g a ç õ e s a t ô m i c a s e g e o m e t r i a s p r o v o c a d a s p e l a c o n f i g u r a ç ã o q u e o s e s t a d o s h í b r i d o s d o c a r b o n o p r o m o v e m , p o r e x e m p l o , o c a r b o n o s p f a v o r e c e a f o r m a ç ã o d e c a d e i a s , o c a r b o n o s p2 a f o r m a ç ã o d e e s t r u t u r a s p l a n a r e s e o s p3 e s t r u t u r a s t e t r a é d r i c a s ( D R E S S E L H A U S S ; D R E S S E L H A U S S ; A V O U R I S , 2 0 0 1 ) . E m s e t r a t a n d o d o s e s t a d o s h í b r i d o s d o á t o m o d o c a r b o n o , q u a n d o o c o r r e m i n t e r a ç õ e s s o m e n t e e n t r e á t o m o s d e c a r b o n o f o r m a n d o m a t e r i a i s c o m p r o p r i e d a d e s d i f e r e n t e s , o c o r r e u m f e n ô m e n o c h a m a d o a l o t r o p i a . O s a l ó t r o p o s m a i s c o n h e c i d o s d o c a r b o n o s ã o o g r a f i t e c o m c a r b o n o s s p2 e o d i a m a n t e c o m s p3. O s d o i s e s t a d o s d e h i b r i d i z a ç ã o d e f i n e m a e s t r u t u r a , e c o n s e q u e n t e m e n t e , a s p r o p r i e d a d e s d o s m a t e r i a i s e m v o l u m e , t a m b é m c h a m a d o s b u l k , e d o s m a t e r i a i s n a n o e s t r u t u r a d o s , o u n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o ( D R E S S E L H A U S S ; D R E S S E L H A U S S ; A V O U R I S , 2 0 0 1 ) . E x e m p l i f i c a n d o c o m o o s t i p o s d e c a r b o n o i n f l u e n c i a m a s p r o p r i e d a d e s d e s e u s m a t e r i a i s v a m o s t o m a r c o m o e x e m p l o o s d o i s a l ó t r o p o s c l á s s i c o s d o c a r b o n o , g r a f i t e e d i a m a n t e . N o d i a m a n t e e s t á p r e s e n t e c a r b o n o s s p3, q u e c o m f o r m e f o i d e s c r i t o , f o r m a e s t r u t u r a s t e t r a é d r i c a s c o m â n g u l o s e n t r e l i g a ç õ e s d e 1 0 9 º 2 8 ’ e d i s t â n c i a d e 1 , 5 6 Ǻ , l i g a ç õ e s c o v a l e n t e s d e f o r t e a t r a ç ã o e l e t r o s t á t i c a e m t o d a s a s d i r e ç õ e s d a e s t r u t u r a c ú b i c a d e f a c e c e n t r a d a d o d i a m a n t e , e x p l i c a n d o s u a a l t a d u r e z a ( R O B E R T S O N , 1 9 9 2 ) . O g r a f i t e p o s s u i c a r b o n o s p2, e m s u a e s t r u t u r a c r i s t a l i n a f o r m a u m a e s t r u t u r a p l a n a r d e h e x á g o n o s d e c a r b o n o , u m a g r a d e n a n o m é t r i c a d e n o m i n a d a g r a f e n o , e s t a e s t r u t u r a é m u i t o r e s i s t e n t e a t r a ç ã o e c o m p r e s s ã o p o i s s u a s l i g a ç õ e s s ã o m a i s f o r t e s q u e a d o d i a m a n t e , c o m d i s t â n c i a d e 1 , 4 2 Ǻ , p o r é m a p e s a r d a a l t a r e s i s t ê n c i a d a s “ f o l h a s ” d e g r a f e n o , e l a s s ã o f i n i t a s e p o s s u e m u m a f r a c a i n t e r a ç ã o d e v a n d e r W a a l s e n t r e e l a s , i s s o e x p l i c a a m a l e a b i l i d a d e d o g r a f i t e d e v i d o a o f á c i l c i s a l h a m e n t o p a r a l e l o a o p l a n o d o s g r a f e n o s . E x i s t e u m a f o r m a d e c a r b o n o q u e n ã o o b e d e c e a u m a r e g u l a r i d a d e c r i s t a l i n a p o s s u i n d o c a r b o n o s p2 e s p3 m e s c l a n d o p r o p r i e d a d e s d o g r a f i t e e d o d i a m a n t e , c h a m a d a d e c a r b o n o a m o r f o . T a m b é m h á o u t r a e s t r u t u r a d e c a r b o n o q u e p o s s u i u m a r e s i s t ê n c i a m u i t o g r a n d e à t r a ç ã o , a f i b r a d e c a r b o n o q u e a p r e s e n t a u m a g r a n d e q u a n t i d a d e d e c a r b o n o s p2. E m b o r a n a s n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o a h i b r i d i z a ç ã o s p2 o c o r r a c o m m a i s f r e q ü ê n c i a , a h i b r i d i z a ç ã o s p3 p o d e t a m b é m e s t a r p r e s e n t e n o
m a t e r i a l , f o r m a n d o e s t r u t u r a s s e m r e g u l a r i d a d e c r i s t a l i n a , c o m o é o c a s o d o f i l m e d e c a r b o n o a m o r f o , q u e p o s s u i o s d o i s t i p o s d e c a r b o n o h i b r i d i z a d o . Q u a n t o a e s t r u t u r a s c o m c a r b o n o s p2 a s m a i s c o m u n s s ã o : g r a f i t e , f u l e r e n o s , n a n o t u b o s d e c a r b o n o , n a n o f i b r a s d e c a r b o n o e g r a f e n o ( R O A , 2 0 0 8 ) . A l g u m a s e s t r u t u r a s d e c a r b o n o e s t ã o p r e s e n t e s n a f i g u r a 1 . F i g u r a 1 : E s t r u t u r a d o ( a ) D i a m a n t e , ( b ) G r a f i t e , ( c ) F u l e r e n o e ( d ) N a n o t u b o d e c a r b o n o . ( R O A , 2 0 0 8 ) 2 . 1 . 1 C a r b o n o a m o r f o C a r b o n o a m o r f o é u m a r r a n j o d e á t o m o s d e c a r b o n o q u e n ã o p o s s u i u m a r e g u l a r i d a d e c r i s t a l i n a a o l o n g o d e s u a e s t r u t u r a , e s t ã o p r e s e n t e s l i g a ç õ e s s p2 e s p3 e m s u a t o t a l i d a d e , a l é m d a p r e s e n ç a d e o u t r o s á t o m o s c o m o h i d r o g ê n i o , p o r e x e m p l o . O s f i l m e s d e c a r b o n o a m o r f o t ê m u m a i m p o r t a n t e r e l e v â n c i a , d e v i d o à s p r o p r i e d a d e s e l e t r ô n i c a s , ó t i c a s , m e c â n i c a s e t r i b o l ó g i c a s , e d e p e n d e n d o d a f o r m a c o m o é d e p o s i t a d o , é p o s s í v e l o c o n t r o l e p a r a o u s o d e s t a s p r o p r i e d a d e s ( M E R K U L O V e t a l . , 2 0 0 1 ) . U m a f o r m a d e c a r b o n o a m o r f o c o m a p l i c a ç õ e s v a n t a j o s a s é o D L C ( d i a m o n d l i k e c a r b o n ) q u e s u b s t i t u i o d i a m a n t e p a r a f i n s p r á t i c o s c o m a v a n t a g e m d o b a i x o c u s t o ( G R I L L , 1 9 9 9 ) . E s t e m a t e r i a l p r o m o v e u m i n c r e m e n t o n a s p r o p r i e d a d e s d e m a t e r i a i s , c o m o p o r e x e m p l o , b r o c a s p a r a p e r f u r a ç ã o , a l é m d e o u t r a s p r o p r i e d a d e s q u e d e p e n d e m d a p o r c e n t a g e m d e h i d r o g ê n i o p r e s e n t e n o c a r b o n o a m o r f o .
2 . 1 . 2 F u l e r e n o s G r a ç a s a o s e s t u d o s d e H a r o l d W a l t e r K r o t o e t a l , u m a n o v a f o r m a a l o t r ó p i c a d o c a r b o n o , o C 6 0 b u c k m i n s t e r f u l l e r e n n e , ( K R O T O , H W . , H E A T H J . R . , O ’ B R I E N , J . C . , C U R T , R . F . & S M A L L E Y , 1 9 8 5 ) d e u a o s c i e n t i s t a s u m n o v o c a m i n h o d e e s t u d o s c u l m i n a n d o n a c r i a ç ã o d a n a n o c i ê n c i a e d a n a n o t e c n o l o g i a . O n o m e f o i d a d o e m h o m e n a g e m a R i c h a r d B u c k m i n s t e r F u l l e r , a u t o r d o p r o j e t o d o d o m o g e o d é s i c o q u e p o s s u i s e m e l h a n ç a c o m a s e s t r u t u r a s d o s f u l e r e n o s . 2 . 1 . 3 N a n o t u b o s d e c a r b o n o O s n a n o t u b o s d e c a r b o n o c o n s i s t e m e m n a n o c i l i n d r o s c o m p o s t o s p o r f o l h a s d e g r a f e n o . Q u a n d o s ã o p e r f e i t o s , d o i s t i p o s d e n a n o t u b o s r e s u m e m a m a i o r i a d e s u a s q u a l i d a d e s p o d e n d o t e r u m a ú n i c a p a r e d e o u f o r m a r u m a r r a n j o c o a x i a l c o m v á r i a s p a r e d e s c o n c ê n t r i c a s . S ã o c h a m a d o s d e n a n o t u b o s d e c a r b o n o d e p a r e d e s i m p l e s e n a n o t u b o s d e c a r b o n o d e p a r e d e m ú l t i p l a o u “ s i n g l e - w a l l c a r b o n n a n o t u b e s - S W C N ” e “ m u l t i - w a l l c a r b o n n a n o t u b e s ” ( H E R B S T , 2 0 0 4 ) . D e s d e s u a p r i m e i r a o b s e r v a ç ã o ( I I J I M A , 1 9 9 1 ) t ê m s i d o a l v o d e v á r i o s e s t u d o s e c o m o o g r a f e n o , p o s s u e m p r o p r i e d a d e s n o t á v e i s . O s e s t u d o s q u e e n v o l v e m o s n a n o t u b o s d e c a r b o n o i n d i c a r a m p r o p r i e d a d e s e l e t r ô n i c a s i n t e r e s s a n t e s , v a r i a n d o d e a c o r d o c o m s e u a r r a n j o e s t r u t u r a l , q u e v ã o d e s d e d i f e r e n ç a s n a g e o m e t r i a a t é o n ú m e r o d e p a r e d e s d e s u a e s t r u t u r a q u e p e r m i t e m a c o n s t a t a ç ã o d e p r o p r i e d a d e s m e t á l i c a s o u s e m i c o n d u t o r a s d o s n a n o t u b o s ( D R E S S E L H A U S ; D R E S S E L H A U S ; P I M E N T A , 1 9 9 9 ) . A l é m d e p r o p r i e d a d e s e l e t r ô n i c a s , o s n a n o t u b o s p o s s u e m o u t r a s p r o p r i e d a d e s l e v a n d o a o s e u u s o e m d i v e r s a s a p l i c a ç õ e s e m p o t e n c i a l , c o m o , i m o b i l i z a ç ã o d e p r o t e í n a s , p r o d u ç ã o d e n a n o c o m p ó s i t o s , t e c i d o s e l e t r ô n i c o s , b i o s s e n s o r e s e b i o m a r c a d o r e s ( G O M E S ; F I L H O , 2 0 0 7 ) , a p l i c a ç õ e s q u e m e s m o e m e s c a l a l a b o r a t o r i a l p r o v o c a m e m p o l g a ç ã o d e v i d o a s p o s s i b i l i d a d e s q u e o s n a n o t u b o s q u e p o d e m g e r a r , u m a d e l a s s ã o m ú s c u l o s a r t i f i c i a i s ( F O R O U G H I e t a l . , 2 0 1 1 ) , o u t r a é a p o s s i b i l i d a d e d a g e r a ç ã o d e e n e r g i a e l é t r i c a ( C H O I e t a l . , 2 0 1 0 ) . O s n a n o t u b o s d e c a r b o n o t a m b é m p o d e m s e r u t i l i z a d o s p a r a p r o d u ç ã o d e f i t a s d e g r a f e n o ( K O S Y N K I N e t a l . , 2 0 0 9 ) s e r v i n d o c o m o m e i o d e d e p o s i ç ã o d o g r a f e n o e m d i s p o s i t i v o s e l e t r ô n i c o s ( X I O N G e t a l . , 2 0 1 1 ) , t a m b é m t r a z e m a p o s s i b i l i d a d e d e m a t e r i a i s e l e t r ô n i c o s f l e x í v e i s ( T A K A H A S H I e t a l . , 2 0 1 1 ) , g e r a n d o n o v o s m e i o s p a r a a p r o d u ç ã o d e i n t e r f a c e s e l e t r ô n i c a s . A s p o s s i b i l i d a d e s q u e e n v o l v e m a t e c n o l o g i a d o s n a n o t u b o s d e c a r b o n o , t r a n s c e n d e m a t e c n o l o g i a d o s d i s p o s i t i v o s a t u a i s , l e v a n d o - a p o r r u m o s q u e a i n d a n ã o f o r a m t r i l h a d o s , t r a z e n d o p o t e n c i a i s s o l u ç õ e s p a r a p r o b l e m a s c o m o a d i s p o n i b i l i d a d e e o a p r o v e i t a m e n t o d e r e c u r s o s n a t u r a i s e e n e r g é t i c o s .
2 . 1 . 4 N a n o f i b r a s d e c a r b o n o A d i f e r e n ç a e n t r e a s n a n o f i b r a s d e c a r b o n o ( c a r b o n n a n o f i b e r s – C N F ’ s ) e o s n a n o t u b o s d e c a r b o n o d e p a r e d e m ú l t i p l a s e d ã o e m p e q u e n o s a s p e c t o s , c o m o a d e s o r d e m d a e s t r u t u r a c r i s t a l i n a a o l o n g o d o f i l a m e n t o . A n a n o f i b r a é c o n s i d e r a d a u m a o u t r a c l a s s e d e n a n o e s t r u t u r a d e c a r b o n o , a l é m d o g r a f e n o , d o s n a n o t u b o s e d o s f u l e r e n o s , s u a e s t r u t u r a t a m b é m é b a s e a d a e m c a r b o n o s h i b r i d i z a d o s n a f o r m a s p2 e m u i t a s d a s v e z e s e x i s t e u m a c e r t a c o n f u s ã o e m r e l a ç ã o a a l g u n s t i p o s d e n a n o t u b o s d e c a r b o n o t i p o b a m b u ( b a m b o o - l i k e ) , e s q u e l e t o d e p e i x e ( h e r r i n g - b o n e ) e e m p i l h a m e n t o d e c o p o s ( s t a c k e d - c u p ) , m a s a e s t r u t u r a g e r a l d a n a n o f i b r a d e c a r b o n o a c a b a a p r e s e n t a n d o d e s o r d e n s e t a m b é m l i g a ç õ e s p e n d e n t e s a o l o n g o d o f i l a m e n t o , q u e c e r t a m e n t e s ã o p r e e n c h i d o s c o m h i d r o g ê n i o ( d a n g l i n g b o n d s ) . E s t a d e s o r d e m a c a b a p o r f a c i l i t a r a s í n t e s e , p o i s n e c e s s i t a d e u m p r o c e s s o c o m m e n o r f o r n e c i m e n t o d e e n e r g i a , c o m o t e m p e r a t u r a e m a i o r c o n t r o l e n o c r e s c i m e n t o , m a i o r c a p a c i d a d e d e d e c o r a ç ã o ( M E L E C H K O e t a l . , 2 0 0 7 ) e c o n s e q u e n t e m e n t e m a i o r c a p a c i d a d e d e f u n c i o n a l i z a ç ã o , p o s s u i n d o a s n a n o f i b r a s d e c a r b o n o u m v a s t o c a m p o d e a p l i c a ç ã o , s e n d o a s s i m , e s s a c l a s s e d e m a t e r i a l t a m b é m t e m s u a i m p o r t â n c i a n a á r e a d e c i ê n c i a d e m a t e r i a i s , e m e s p e c i a l c o m r e l a ç ã o a o s e u e m p r e g o e m s e n s o r e s q u í m i c o s e b i o l ó g i c o s . 2 . 1 . 5 G r a f e n o G r a f e n o é u m a e s t r u t u r a c o m p o s t a p o r u m a g r a d e d e á t o m o s d e c a r b o n o s p2 e s t r u t u r a d a e m h e x á g o n o s , p o r é m c o m e s p e s s u r a m u i t o f i n a , c h e g a n d o a a p e n a s u m a c a m a d a a t ô m i c a . I s o l a d o p e l a p r i m e i r a v e z p o r e s f o l i a ç ã o d o g r a f i t e ( N O V O S E L O V e t a l . , 2 0 0 4 ) t e m s e m o s t r a d o u m m a t e r i a l e x t r e m a m e n t e p r o m i s s o r e c o m a d e m o n s t r a ç ã o d e s t a p o s s i b i l i d a d e , a b u s c a p o r n o v a s t é c n i c a s c r e s c e c o n s t a n t e m e n t e e c o m o t e m p o , s e t o r n a m m a i s v i á v e i s e f u n c i o n a i s c o m p o s s i b i l i d a d e s q u e t o r n a m p o s s í v e l s u a p r o d u ç ã o e m l a r g a e s c a l a ( K I M e t a l . , 2 0 0 9 ) . A e v o l u ç ã o d a s a p l i c a ç õ e s u t i l i z a n d o g r a f e n o c a m i n h a e m r i t m o a c e l e r a d o , d e s d e q u e , o b s e r v a ç õ e s e x p e r i m e n t a i s d e m o n s t r a r a m s u a s i n c r í v e i s p r o p r i e d a d e s e l e t r ô n i c a s ( N O V O S E L O V e t a l . , 2 0 0 4 ) . C o m o p a s s a r d o t e m p o , o s e s t u d o s c o m o g r a f e n o m o s t r a r a m q u e e s t e m a t e r i a l n ã o s e r i a r e v o l u c i o n á r i o a p e n a s p a r a a i n d ú s t r i a e l e t r ô n i c a , a p e s a r d e s e r o a l v o p r i n c i p a l . S u a s p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s ( L E E e t a l . , 2 0 0 8 ) i n d i c a r a m q u e s e u u s o n a e n g e n h a r i a e s t r u t u r a l e r a p e r f e i t a m e n t e p o s s í v e l . A t u a l m e n t e a s b a r r e i r a s q u e e v e n t u a l m e n t e f o r a m e n c o n t r a d a s p a r a o u s o d o g r a f e n o v ã o d i m i n u i n d o d e a c o r d o c o m q u e o s r e s u l t a d o s a p a r e c e m , d e m o n s t r a n d o t a m b é m q u e s u a s p r o p r i e d a d e s ó t i c a s p o d e m s e r u t i l i z a d a s e m d i v e r s o s d i s p o s i t i v o s ( T H O N G R A T T A N A S I R I ; K O P P E N S ; G A R C Í A D E A B A J O , 2 0 1 2 ) . C o m o p a s s a r d o t e m p o , p r o p r i e d a d e s a n t e s n ã o d e s e j a d a s p a r a u m m a t e r i a l , p a s s a m a s e r i m p o r t a n t e s e m d e t e r m i n a d a a p l i c a ç ã o . E s s e é u m p r o c e s s o b a s t a n t e f a m i l i a r n a á r e a d e c i ê n c i a d e m a t e r i a i s . C o m o
e x e m p l o , h á t e m p o s a t r á s n ã o e r a p o s s í v e l a f i r m a r q u e o g r a f e n o s e r i a p r o m i s s o r n a á r e a d e d i s p o s i t i v o s e l e t r ô n i c o s ( B R I T N E L L e t a l . , 2 0 1 2 ) . O u t r o e x e m p l o é q u e d e f e i t o s e s t r u t u r a i s e r a m s é r i o s p r o b l e m a s n a b u s c a p o r a p l i c a ç õ e s , p o r é m a t u a l m e n t e s e m o s t r a m i m p o r t a n t e s n a á r e a d e a p l i c a ç õ e s d o g r a f e n o c o m o s e n s o r q u í m i c o e b i o l ó g i c o ( G U N L Y C K E ; W H I T E , 2 0 1 1 ) . U m o u t r o d e s a f i o n a b u s c a d a f u n c i o n a l i z a ç ã o d e g r a f e n o é s u a p r o d u ç ã o e m l a r g a e s c a l a . A a d a p t a ç ã o d e t é c n i c a s t r a d i c i o n a i s n a p r o d u ç ã o d e n o v o s m a t e r i a i s e t a m b é m d e c o m p ó s i t o s , g a n h a e s p a ç o d e n t r o d o s l a b o r a t ó r i o s , p o s s i b i l i t a n d o r e s u l t a d o s m u i t o s a t i s f a t ó r i o s , a s s i m , m u i t o s p r o d u t o s q u e p a r e c i a m d i s t a n t e s s e m o s t r a m m a i s p r ó x i m o s , c o m o a s t e l a s e l e t r ô n i c a s f l e x í v e i s ( K I M e t a l . , 2 0 0 9 ) . O s c o m p ó s i t o s d e g r a f e n o , m e s m o s e n d o m a t e r i a i s d e l a b o r a t ó r i o , s u p e r a m a s q u a l i d a d e s d o s m a t e r i a i s c o n v e n c i o n a i s , c o m o p o r e x e m p l o , o p a p e l d e g r a f e n o ( R A N J B A R T O R E H e t a l . , 2 0 1 1 ) . C o m a d e m o n s t r a ç ã o d a s p o s s i b i l i d a d e s d o g r a f e n o , é p o s s í v e l u m v i s l u m b r e d e u m s a l t o t e c n o l ó g i c o q u e c o n t e m p l a r á v á r i o s s e t o r e s d a v i d a m o d e r n a , d e i x a n d o p a r a t r á s e n t r a v e s t e c n o l ó g i c o s c o m o e s c a s s e z d e m a t é r i a p r i m a e c o n s e q ü e n t e m e n t e a l t o c u s t o d e p r o d u ç ã o . 2 . 1 . 6 O u t r a s n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o A l é m d a s n a n o e s t r u t u r a s c i t a d a s a c i m a , e x i s t e m a o c o r r ê n c i a d e o u t r a s e s t r u t u r a s , f o r m a d a s d u r a n t e o s p r o c e s s o s d e s í n t e s e , e s t r u t u r a s c o m o n a n o o c t o p u s e n a n o e s f e r a s ( M O S H K A L E V ; A L V E S ; S W A R T , 2 0 0 6 ) . 2 . 2 F i l m e s f i n o s F i l m e s s ã o f i n a s c a m a d a s u s a d a s p a r a o r e c o b r i m e n t o d e s u p e r f í c i e s d e m a t e r i a i s , a d i c i o n a n d o p r o p r i e d a d e s q u e o m a t e r i a l e m s i n ã o p o s s u i i s o l a d a m e n t e . C o m o a v a n ç o d a n a n o t e c n o l o g i a , u m a n o v a c l a s s e s u r g i u , c o m o i n t u i t o d a m e l h o r i a n o s e s t u d o s d o s m a t e r i a i s , e , a p e s a r d a p a l a v r a f i l m e s u g e r i r u m a f i n a p e l í c u l a p a r a r e c o b r i m e n t o , a t u a l m e n t e o s f i l m e s s ã o s e p a r a d o s e m d u a s c a t e g o r i a s , o s f i l m e s e s p e s s o s ( t h i c k - f i l m s ) e f i l m e s f i n o s ( t h i n - f i l m s ) . A d i f e r e n ç a n o s d o i s f i l m e s a p r e s e n t a d o s é j u s t a m e n t e s u a e s p e s s u r a , e n q u a n t o o f i l m e e s p e s s o p o d e a t i n g i r a e s c a l a d o s m i l í m e t r o s , o s f i l m e s f i n o s e s t ã o n a e s c a l a d o s n a n ô m e t r o s , p o d e n d o c h e g a r a e s c a l a d o s m i c r ô m e t r o s . S ã o d e p o s i t a d o s n o s m a t e r i a i s e m v o l u m e ( B u l k ) p a r a a d i c i o n a r a e l e s p r o p r i e d a d e s ( S M I T H , 1 9 9 5 ) . E s t a s p r o p r i e d a d e s s ã o d i v i d i d a s e m s e i s c a t e g o r i a s b á s i c a s , s e g u n d o a t a b e l a 1 .
T a b e l a 1 ( M o d i f i c a d o d e S M I T H , 1 9 9 5 )
Categorias de propriedades dos filmes finos Aplicações típicas
Óticas Coberturas reflexivas/antireflexivas
Filtros óticos Decoração Discos de memória (CD's) Guias de onda Elétricas Isolamento Condução Dispositivos semicondutores Dispositivos pizoelétricos
Magnéticas Discos de memória
Químicas Barreiras contra difusão
Proteções anticorrosivas Sensores de líquidos e gases
Mecânicas Coberturas tribológicas
Incremento de dureza
coberturas adesivas ou anti-adesivas Micromecânica
Térmicas Isolamento térmico
dissipadores de calor F i l m e s f i n o s d e c a r b o n o c o b r e m t o d a s e s t a s p o s s i b i l i d a d e s , c o m o i n c r e m e n t o d e p r o p r i e d a d e s m e c â n i c a s , e l e t r ô n i c a s , m a g n é t i c a s e ó t i c a s . E x i s t e m d i v e r s a s f o r m a s e t é c n i c a s d e u s o e s í n t e s e d e f i l m e s f i n o s , a l é m d e u m g r a d i e n t e d e e s p e s s u r a p o d e n d o s e r d e s d e u m f i l m e m o n o a t ô m i c o ( N O V O S E L O V e t a l . , 2 0 0 4 ) a t é f i l m e s c o m p o s t o s p o r u n i d a d e s v e r t i c a i s , c o m o a l g u n s c a s o s d e n a n o t u b o s d e c a r b o n o ( L Ö F F L E R e t a l . , 2 0 1 1 ) . A t u a l m e n t e a t e c n o l o g i a d o s f i l m e s f i n o s é l a r g a m e n t e u t i l i z a d a e a t e n d ê n c i a p a r a n o v o s u s o s e s u b s t i t u i ç ã o d e m a t e r i a i s e m u s o é c r e s c e n t e , p o i s n e s t a t e c n o l o g i a t e m o s a v a n t a g e m d o a l t o r e n d i m e n t o c o m g a s t o s e i m p a c t o s a m b i e n t a i s p e q u e n o s e m r e l a ç ã o à s t e c n o l o g i a s e m u s o , b a s e a d a s , p o r e x e m p l o , e m s í n t e s e q u í m i c a c o n v e n c i o n a l . 2 . 3 D e p o s i ç ã o d e f i l m e s d e c a r b o n o O s m é t o d o s p a r a o b t e n ç ã o d e c a r b o n o n a n o e s t r u t u r a d o e v o l u í r a m b a s t a n t e d e s d e o i n í c i o d o t r a b a l h o c o m f u l e r e n o s ( K R O T O , H W . , H E A T H J . R . , O ’ B R I E N , J . C . , C U R T , R . F . & S M A L L E Y , 1 9 8 5 ) e p o s t e r i o r m e n t e à s í n t e s e d o s n a n o t u b o s d e c a r b o n o ( I I J I M A , 1 9 9 1 ) . O s m é t o d o s u t i l i z a d o s n a s p r i m e i r a s s í n t e s e s f o r a m a p r i m o r a d o s n o d e c o r r e r d o t e m p o , n o i n í c i o c o n t a v a m c o m s e m e l h a n ç a s c o m o a l t a s t e m p e r a t u r a s p a r a s u b l i m a r o g r a f i t e e a t m o s f e r a s c o m p o s t a s p o r g a s e s n o b r e s , g e r a l m e n t e o h é l i o . P a r a a o b t e n ç ã o d e s t a s t e m p e r a t u r a s , u m p r é v i o a q u e c i m e n t o e p o s t e r i o r m e n t e o u s o d e f e r r a m e n t a s m a i s e n e r g é t i c a s c o m o A b l a ç ã o p o r l a s e r ( G U O e t a l . , 1 9 9 5 ) o u d e s c a r g a p o r a r c o ( A N D E R S O N e t a l . , 1 9 9 4 ) c o m d i f e r e n ç a s s u t i s e m a m b a s a s t é c n i c a s .
O u s o d e g a s e s c o m o f o n t e d e c a r b o n o é u t i l i z a d o n a t é c n i c a d e d e p o s i ç ã o q u í m i c a d e v a p o r ( C h e m i c a l v a p o r d e p o s i t i o n – C V D ) q u e a p a r t i r d e 1 9 5 8 ( W A L K E R ; R A K S Z A W S K I ; I M P E R I A L , 1 9 5 8 ) t e m s i d o u m a d a s p r i n c i p a i s t é c n i c a s d e e s c o l h a p a r a o b t e n ç ã o d e n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o ( R O A , 2 0 0 8 ) . A t é c n i c a s e b a s e i a n o u s o d e h i d r o c a r b o n e t o s c o m o f o n t e d e c a r b o n o e m e t a i s d e t r a n s i ç ã o c o m o c a t a l i s a d o r e s . A t e m p e r a t u r a p a r a e f e i t o d e c a t á l i s e é n e c e s s á r i a , o u s e j a , u m a q u e c i m e n t o d o s u b s t r a t o e d o m e t a l c a t a l i s a d o r . O p r o c e s s o p o s s u i m u i t a s v a r i á v e i s c o m o o f a t o d e s e r f e i t o e m b a i x a s p r e s s õ e s o u e m p r e s s ã o a t m o s f é r i c a , a l é m d e u m a s é r i e d e i n c r e m e n t o s p a r a m o d i f i c a ç õ e s d e c o n d i ç õ e s e c o n t r o l e d e d e p o s i ç ã o , c o m o f o n t e d e e n e r g i a , c o n t r o l e d a p r e s s ã o , c a t a l i s a d o r , f o n t e g a s o s a e t e m p e r a t u r a . 2 . 3 . 1 D e p o s i ç ã o q u í m i c a d e v a p o r a s s i s t i d a p o r p l a s m a ( P E C V D ) P l a s m a E n h a n c e d C h e m i c a l V a p o r D e p o s i t i o n - P E C V D é u m a t é c n i c a o t i m i z a d a p a r a d e p o s i ç ã o d e f i l m e s f i n o s e m d i v e r s o s s u b s t r a t o s , p r i n c i p a l m e n t e a q u e l e s s e n s í v e i s à a l t a s t e m p e r a t u r a s . T r a t a - s e d e u m a t é c n i c a v e r s á t i l c o m v á r i a s d i f e r e n c i a ç õ e s q u e p o s s i b i l i t a m s u a a p l i c a ç ã o e m v á r i a s á r e a s , c o m a v a n t a g e m d a u t i l i z a ç ã o e m t e m p e r a t u r a s b a i x a s e m r e l a ç ã o a s o u t r a s t é c n i c a s ( R O C H A , 2 0 0 7 ) . A c a r a c t e r í s t i c a p r i n c i p a l d a t é c n i c a P E C V D é a u t i l i z a ç ã o d e p l a s m a s f r i o s , q u e s ã o d e s c a r g a s l u m i n e s c e n t e s g e r a d a s p o r u m p r o c e s s o q u e e n v o l v e i o n i z a ç ã o d e g a s e s . E s t e p l a s m a é u m a f o n t e a d i c i o n a l d e e n e r g i a p a r a a d e c o m p o s i ç ã o d o s g a s e s e m r a d i c a i s l i v r e s e e s p é c i e s p r e c u r s o r a s d o f i l m e , n ã o p o s s í v e i s e m p r o c e s s o s q u í m i c o s c o n v e n c i o n a i s , r e s u l t a n d o e m m e n o r n e c e s s i d a d e d e a q u e c i m e n t o d a a m o s t r a . O s i s t e m a P E C V D é u m a e x c e l e n t e a l t e r n a t i v a p a r a a d e p o s i ç ã o d e f i l m e s f i n o s n a i n d ú s t r i a d a m i c r o e l e t r ô n i c a , d e v i d o a m u i t a s v a n t a g e n s e m r e l a ç ã o à d e p o s i ç ã o t é r m i c a d e v a p o r , d e n t r o d e s t a s v a n t a g e n s d e s t a c a m - s e a s m e n o r e s t e m p e r a t u r a s u t i l i z a d a s , b o a c o b e r t u r a d e d e g r a u s , a d e s ã o e u n i f o r m i d a d e d o s f i l m e s ( S M I T H , 1 9 9 5 ) . O p r o c e s s o c o n s i s t e e m u m a c â m a r a m a n t i d a a v á c u o , q u e p o d e s e r r e a l i z a d o p o r a l g u n s t i p o s d e b o m b a s ( p a l h e t a s , r o o t s , e t c . ) o u a s s o c i a ç ã o d e b o m b a s d e v á c u o p a r a p r o v e r b a i x a s p r e s s õ e s , v á l v u l a s e d u t o s p a r a a d m i s s ã o d e g a s e s q u e p o d e m , o u n ã o , e s t a r e m l i g a d a s a u m c o n t r o l a d o r d e f l u x o d e m a s s a , s e n s o r e s d e p r e s s ã o e t e m p e r a t u r a e u m a f o n t e d e e n e r g i a p a r a p r o m o v e r a i o n i z a ç ã o d o s g a s e s i n i c i a n d o o p l a s m a . A s f o r m a s m a i s u t i l i z a d a s p a r a c r i a r p l a s m a s f r i o s s ã o p o r r a d i o f r e q u ê n c i a , d e s c a r g a D C e m i c r o - o n d a s , t o d a s c o m v a n t a g e n s e d e s v a n t a g e n s d e p e n d e n d o d o p r o c e s s o a s e r r e a l i z a d o , p o r é m s u a f u n ç ã o é a i o n i z a ç ã o d o s g a s e s c o n f i n a d o s n a c â m a r a m a n t i d a s o b b a i x a s p r e s s õ e s g e r a n d o a d e s c a r g a l u m i n e s c e n t e .
E s s a d e s c a r g a é i n i c i a d a p e l a i o n i z a ç ã o d e g a s e s , a d m i t i d o s n a c â m a r a d e v á c u o e m u m p r i m e i r o m o m e n t o , g e r a n d o í o n s e e l é t r o n s l i v r e s a t u a n d o n a d e c o m p o s i ç ã o d o m o n ô m e r o a d i c i o n a d o , g e r a n d o r a d i c a i s l i v r e s e f r a g m e n t o s m o l e c u l a r e s , e s s e c o m p l e x o c o n j u n t o d e r e a ç õ e s q u í m i c a s r e s u l t a r á e m u m t i p o e s p e c i a l d e p o l i m e r i z a ç ã o , q u e n ã o o b e d e c e a e s t r u t u r a r e g u l a r d o s p o l í m e r o s c o n v e n c i o n a i s c h a m a d a d e p o l i m e r i z a ç ã o p o r p l a s m a ( G E L A M O , 2 0 0 7 ) , c u l m i n a n d o n a d e p o s i ç ã o d o f i l m e e m t o d o o i n t e r i o r d a c â m a r a i n c l u s i v e n o s u b s t r a t o . 2 . 4 F e r r a m e n t a s u t i l i z a d a s p a r a c a r a c t e r i z a ç ã o P a r a a c a r a c t e r i z a ç ã o d e f i l m e s f i n o s , u m a s é r i e d e t é c n i c a s s ã o u t i l i z a d a s p a r a e s t i m a r p r o p r i e d a d e s e p o s s í v e i s a p l i c a ç õ e s d o s f i l m e s p r o d u z i d o s s e n d o e l a s , a m i c r o s c o p i a e l e t r ô n i c a d e v a r r e d u r a , e s p e c t r o s c o p i a d e e n e r g i a d i s p e r s i v a d e r a i o s - X e e s p e c t r o s c o p i a R a m a n , s ã o t r ê s t é c n i c a s e s s e n c i a i s p a r a c a r a c t e r i z a ç ã o d e f i l m e s d e c a r b o n o n e s t e t r a b a l h o . 2 . 4 . 1 M i c r o s c o p i a e l e t r ô n i c a d e v a r r e d u r a ( M E V ) P a r a v e r i f i c a ç ã o d a q u a l i d a d e d o s f i l m e s f i n o s d e p o s i t a d o s , s ã o n e c e s s á r i a s i m a g e n s p a r a v i s u a l i z a r i n i c i a l m e n t e a t o p o g r a f i a d o f i l m e a l é m d e o u t r o s a s p e c t o s m o r f o l ó g i c o s . O m i c r o s c ó p i o e l e t r ô n i c o d e v a r r e d u r a , e m p r i m e i r a a n á l i s e , s e m o s t r a u m a f e r r a m e n t a b a s t a n t e ú t i l p a r a v e r i f i c a ç ã o d a q u a l i d a d e d o s f i l m e s . I m a g e n s p r o d u z i d a s a t r a v é s d e s t a t é c n i c a p o d e m c h e g a r a m a g n i t u d e d e 1 5 0 0 0 0 0 v e z e s , c o n s e r v a n d o a p r o f u n d i d a d e d e c a m p o c o m p a t í v e l c o m a o b s e r v a ç ã o d e s u p e r f í c i e s r u g o s a s . A p a r e l h o s c o m e r c i a i s p o s s u e m c a p a c i d a d e d e a u m e n t o c o m i m a g e n s d a o r d e m d e 2 a 5 n a n ô m e t r o s , e n q u a n t o a p a r e l h o s e x c l u s i v o s p a r a p e s q u i s a a p r e s e n t a m i m a g e n s c o m r e s o l u ç õ e s s u p e r i o r e s a u m n a n ô m e t r o ( N A G A T A N I e t a l . , 1 9 8 7 ) . O p r i n c í p i o d o f u n c i o n a m e n t o d e u m m i c r o s c ó p i o e l e t r ô n i c o d e v a r r e d u r a c o n s i s t e n a v a r r e d u r a d a s u p e r f í c i e d a a m o s t r a p o r u m f e i x e d e e l é t r o n s d e p e q u e n o d i â m e t r o . E s t e f e i x e d e e l é t r o n s n a m a i o r i a d a s v e z e s é p r o d u z i d o i n i c i a l m e n t e p o r u m f i l a m e n t o d e t u n g s t ê n i o a q u e c i d o . O s e l é t r o n s p r o d u z i d o s s ã o a c e l e r a d o s a t r a v é s d e u m a t e n s ã o d e a l g u n s k V ( d e 1 a 5 0 k V ) , p r o d u z i d a e n t r e o f i l a m e n t o e o â n o d o , p o s t e r i o r m e n t e o f e i x e é f o c a l i z a d o s o b r e a a m o s t r a p o r u m a s é r i e d e l e n t e s m a g n é t i c a s . O s r e s u l t a d o s d a i n t e r a ç ã o d o f e i x e c o m a a m o s t r a s ã o c o l e t a d o s p o r d e t e c t o r e s a d e q u a d o s e c o n v e r t i d o s a u m s i n a l d e v í d e o . A t r a v é s d e b o b i n a s d e d e f l e x ã o o f e i x e p o d e s e r m o v i d o p e l a s u p e r f í c i e d a a m o s t r a , p e r f e i t a m e n t e s i n c r o n i z a d o c o m u m a t e l a c a t ó d i c a . A i n t e r a ç ã o d o f e i x e c o m a a m o s t r a p r o d u z o n d a s e l e t r o m a g n é t i c a s , r e t r o e s p a l h a m e n t o d e e l é t r o n s , e l é t r o n s s e c u n d á r i o s , e l é t r o n s A u g e r e r a i o s - X . O c o n j u n t o d a s i n f o r m a ç õ e s d e t e c t a d a s p o s s i b i l i t a a c o n s t r u ç ã o d a s i m a g e n s a t r a v é s d o s d e t e c t o r e s , a l é m d a
c o n s t r u ç ã o d a s i m a g e n s t a m b é m é p o s s í v e l a r e a l i z a ç ã o d e a n á l i s e s d e v i d o a p r o d u ç ã o d e o n d a s e l e t r o m a g n é t i c a s c o m o o s r a i o s - X . F i g u r a 2 - C o m p o n e n t e s b á s i c o s d e u m M E V ( D E D A V I D ; G O M E S ; M A C H A D O , 2 0 0 7 ) . D e n t r e a s p a r t í c u l a s p r o d u z i d a s p e l a i n t e r a ç ã o d o f e i x e c o m a s u p e r f í c i e d a a m o s t r a , o s e l é t r o n s s e c u n d á r i o s e o s e l é t r o n s r e t r o e s p a l h a d o s s ã o o s m a i s i m p o r t a n t e s n a c o n s t i t u i ç ã o d a i m a g e m . E l é t r o n s s e c u n d á r i o s s ã o e l é t r o n s d e b a i x a e n e r g i a r e s p o n s á v e i s p e l a f o r m a ç ã o d e i m a g e n s d e a l t a r e s o l u ç ã o , e m t o r n o d e 1 a 5 n a n ô m e t r o s . O c o n t r a s t e d a i m a g e m é d a d o p e l o r e l e v o d a a m o s t r a , d e v i d o a i s t o , o s d e t e c t o r e s d e v e m e s t a r p r ó x i m o s a s u p e r f í c i e d o m a t e r i a l a n a l i s a d o . E l é t r o n s r e t r o e s p a l h a d o s s ã o o s e l é t r o n s r e t i r a d o s d e c a m a d a s m a i s p r o f u n d a s , d e v i d o a i s t o e s t ã o m a i s p r ó x i m o s d o n ú c l e o d o s á t o m o s c o n s t i t u i n t e s d a a m o s t r a , o q u e p e r m i t e i n f o r m a ç õ e s s o b r e s u a c o n s t i t u i ç ã o q u í m i c a , j á q u e e x i s t e u m a r e l a ç ã o e n t r e a e n e r g i a d o s e l é t r o n s r e t i r a d o s c o m n ú m e r o a t ô m i c o Z d o s e l e m e n t o s c o n t i d o s n a a m o s t r a . R e s u m i n d o , n o M E V , o d e t e c t o r d e e l é t r o n s s e c u n d á r i o s é r e s p o n s á v e l p e l a r e s o l u ç ã o t o p o g r á f i c a n a i m a g e m , e n q u a n t o o s e l é t r o n s r e t r o e s p a l h a d o s d e f i n e m a t o n a l i d a d e d a i m a g e m p r o d u z i d a ( D E D A V I D ; G O M E S ; M A C H A D O , 2 0 0 7 ) . U m f a t o r i m p o r t a n t e a s e r c o n s i d e r a d o é o f a t o d a n e c e s s i d a d e d a a m o s t r a s e r c o n d u t o r a , p o i s c a s o c o n t r á r i o , h a v e r á p r o b l e m a s n a i m a g e m . O a c ú m u l o d e e l é t r o n s e m u m a a m o s t r a i s o l a n t e p r o v o c a u m e f e i t o d e c a r r e g a m e n t o , s e n d o n e c e s s á r i o o r e c o b r i m e n t o d a a m o s t r a c o m f i l m e s f i n o s m e t á l i c o s p a r a p o s s i b i l i t a r o f l u x o d e e l é t r o n s .
2 . 4 . 2 M i c r o s c o p i a d e f o r ç a a t ô m i c a A m i c r o s c o p i a d e f o r ç a a t ô m i c a é u m a t é c n i c a p a r a o b t e n ç ã o d e i m a g e n s d e s u p e r f í c i e s , o b t i d a s a t r a v é s d a s d e f l e x õ e s d e u m p e q u e n o s u p o r t e a c o p l a d o a u m a m i c r o p o n t e i r a e m u m a d e s u a s e x t r e m i d a d e s , s u a p o n t a i n t e r a g e c o m a s u p e r f í c i e d a a m o s t r a , p o d e n d o e s t a r e m c o n t a d o o u n ã o . A s d e f l e x õ e s d a p o n t a p r o v o c a d a s p e l a s i n t e r a ç õ e s c o m a s u p e r f í c i e d a a m o s t r a , j u n t a m e n t e c o m u m a v a r r e d u r a d a á r e a s u p e r f i c i a l s ã o i n t e r p r e t a d a s p o r a p a r a t o s e l e t r ô n i c o s , e e s t e c o n j u n t o d e d a d o s o c a s i o n a a c o n s t r u ç ã o d e i m a g e n s r e l a t i v a s à t o p o g r a f i a d o m a t e r i a l . 2 . 4 . 3 E s p e c t r o s c o p i a d e e n e r g i a d i s p e r s i v a d e r a i o s - X ( E D S ) A E s p e c t r o s c o p i a d e e n e r g i a d i s p e r s i v a d e r a i o s - X ( E D S ) é u m a t é c n i c a d e a n á l i s e q u e i d e n t i f i c a o s e l e m e n t o s q u í m i c o s p r e s e n t e s n a a m o s t r a . C o m b a s e e m c o m p r i m e n t o d e o n d a s d o s r a i o s - X e m i t i d o s p e l a a m o s t r a , e m r e s p o s t a a i n t e r a ç ã o c o m o f e i x e d e e l é t r o n s d u r a n t e a a n á l i s e d e M E V , é p o s s í v e l o b t e r u m e s p e c t r o r e f e r e n t e a o s d i f e r e n t e s e l e m e n t o s q u í m i c o s p r e s e n t e s n a a m o s t r a . A e s p e c t r o s c o p i a E D S é r e a l i z a d a s i m u l t a n e a m e n t e c o m a i m a g e m p r o d u z i d a p e l o m i c r o s c ó p i o e l e t r ô n i c o , p o i s a i n t e r a ç ã o d o f e i x e d e e l é t r o n s c o m a a m o s t r a r e s u l t a n a e m i s s ã o d e r a i o s - x , g e r a n d o u m e s p e c t r o c a p t a d o p o r d e t e c t o r p r e s e n t e n a c â m a r a d e v á c u o d o m i c r o s c ó p i o . A e s p e c t r o s c o p i a E D S é u m a a n á l i s e e l e m e n t a r , e s e b a s e i a n o s i m p l e s f a t o d e q u e , c a d a á t o m o t e m u m a d i f e r e n t e e s t r u t u r a a t ô m i c a , a s s i m s e n d o , a i n t e r a ç ã o d o r e s p e c t i v o á t o m o c o m o f e i x e d e e l é t r o n s r e s u l t a n a e x c i t a ç ã o d o s e l é t r o n s e m s u a s c a m a d a s m a i s i n t e r n a s . O r e s u l t a d o d e s t a e x c i t a ç ã o é a e m i s s ã o d e r a d i a ç ã o c a r a c t e r í s t i c a q u e v a r i a d e a c o r d o c o m o e l e m e n t o p r e s e n t e .
F i g u r a 3 - E s p e c t r o E D S d e a m o s t r a s d e s o l o ( S C H I M I D T e t a l . , 2 0 0 2 ) . N e s t e t r a b a l h o a e s p e c t r o s c o p i a E D S f o i u t i l i z a d a p a r a a n á l i s e d a c o m p o s i ç ã o d o f i l m e d e p o s i t a d o e v e r i f i c a ç ã o d a p o s s i b i l i d a d e d e c o n t a m i n a ç ã o . 2 . 4 . 4 E s p e c t r o s c o p i a R a m a n A t é c n i c a d e n o m i n a d a e s p e c t r o s c o p i a R a m a n é b a s t a n t e e f i c i e n t e p a r a c a r a c t e r i z a ç ã o d e f o r m a s a l o t r ó p i c a s d e c a r b o n o . M o d o s v i b r a c i o n a i s a s s o c i a d o s a e s t i r a m e n t o s d e l i g a ç õ e s e n t r e d o i s á t o m o s i g u a i s , n o c a s o a l i g a ç ã o c a r b o n o - c a r b o n o , a p a r e c e m c o m o b a n d a s i n t e n s a s , d i f e r e n t e m e n t e d o q u e a c o n t e c e n a e s p e c t r o s c o p i a i n f r a v e r m e l h o , p o r e x e m p l o . A e s p e c t r o s c o p i a R a m a n , p e r t e n c e a c l a s s e d e a n á l i s e s c h a m a d a s n ã o d e s t r u t i v a s , o u s e j a , n ã o n e c e s s i t a d e t r a t a m e n t o p a r a a a n á l i s e d a a m o s t r a , c o m o a c o n t e c e e m a n á l i s e s q u í m i c a s r e s u l t a n d o e m s u a d e s n a t u r a ç ã o . E s t a t é c n i c a s u r g e c o m o u m a i m p o r t a n t e f e r r a m e n t a n a c a r a c t e r i z a ç ã o d e f i l m e s f i n o s d e c a r b o n o , p o i s p e r m i t e a r e u t i l i z a ç ã o d a a m o s t r a e m u m a a n á l i s e s u b s e q u e n t e . A e s p e c t r o s c o p i a R a m a n s e b a s e i a n a d e t e c ç ã o d o e s p a l h a m e n t o d e l u z d e u m a m o l é c u l a i r r a d i a d a . U m a d e t e r m i n a d a m o l é c u l a p o d e a b s o r v e r o u e s p a l h a r a l u z . Q u a n d o o c o r r e m m o d i f i c a ç õ e s n a l u z e s p a l h a d a p e l a m o l é c u l a ( e s p a l h a m e n t o i n e l á s t i c o ) e s t a s m o d i f i c a ç õ e s f o r n e c e m u m e s p e c t r o c o m p o s t o p o r c o m p r i m e n t o s d e o n d a d i f e r e n t e s d a f o n t e d e r a d i a ç ã o , f o r n e c e n d o u m a s é r i e d e d a d o s s o b r e a s u b s t â n c i a a n a l i s a d a . U m a v e z q u e n ã o h á s o m e n t e u m t i p o d e v i b r a ç ã o n a s m o l é c u l a s , c o m p o n d o u m a c o m p l e x a r e d e d e c a r a c t e r í s t i c a s i n d i v i d u a i s , o e s p e c t r o
f o r n e c i d o é i n t r í n s e c o a c a d a c o m p o s t o , p o d e n d o s e r c o n s i d e r a d o u m a i m p r e s s ã o d i g i t a l d a m o l é c u l a a n a l i s a d a . O s d a d o s d o e s p e c t r o f o r n e c i d o p e l o e s p a l h a m e n t o d a l u z i n d i c a m a s m a i s d i v e r s a s i n f o r m a ç õ e s , c o m o o t i p o d e l i g a ç ã o q u í m i c a , o u a l t e r a ç õ e s q u í m i c a s d e c o r r i d a s e m u m d e t e r m i n a d o p r o c e s s o , a l é m d e u m a s é r i e d e o u t r a s c o r r e l a ç õ e s . A t é c n i c a e m s i c o n s i s t e n a u t i l i z a ç ã o u m l a s e r c o m c o m p r i m e n t o d e o n d a b e m d e f i n i d o i n c i d i n d o s o b r e a a m o s t r a e d e t e c t o r e s p a r a a m e d i ç ã o d a l u z e s p a l h a d a p e l a e s t r u t u r a d a a m o s t r a . O e s p e c t r o f o r n e c i d o e m u m g r á f i c o d a i n t e n s i d a d e d a r a d i a ç ã o e s p a l h a d a e m f u n ç ã o d e s u a e n e r g i a d a d a e m n ú m e r o s d e o n d a ( c m- 1) , E s t a u n i d a d e n ã o é u m a u n i d a d e a b s o l u t a e s i m a d i f e r e n ç a e n t r e o c o m p r i m e n t o d e o n d a d a r a d i a ç ã o e s p a l h a d a e a d a r a d i a ç ã o d e e x c i t a ç ã o ( l a s e r ) . D i f e r e n c i a ç õ e s n o c o m p r i m e n t o d e o n d a i r r a d i a d o s ã o c h a m a d o s d e l i n h a s s t o k e s e a n t i - s t o k e s , q u e s i g n i f i c a m r e s p e c t i v a m e n t e a d e t e c ç ã o d e u m c o m p r i m e n t o d e o n d a m a i o r o u m e n o r d o q u e o d o l a s e r , p r o v o c a d o p e l o e s p a l h a m e n t o i n e l á s t i c o d a l u z . N o c a s o d e f i l m e s n a n o e s t r u t u r a d o s d e c a r b o n o a t é c n i c a é b a s t a n t e u t i l i z a d a d e v i d o à p r a t i c i d a d e e o n ú m e r o d e i n f o r m a ç õ e s q u e s ã o f o r n e c i d a s , q u e p o s s i b i l i t a m t a n t o a i d e n t i f i c a ç ã o d a a m o s t r a q u a n t o a q u a l i d a d e d a n a n o e s t r u t u r a ( D R E S S E L H A U S e t a l . , 2 0 0 5 ) . M o d o s v i b r a c i o n a i s a s s o c i a d o s a e s t i r a m e n t o s d e l i g a ç õ e s e n t r e d o i s á t o m o s i g u a i s a p a r e c e m c o m o b a n d a s i n t e n s a s , n o c a s o d e f o r m a s a l o t r ó p i c a s d o c a r b o n o e s t a s b a n d a s c a r r e g a m i n f o r m a ç õ e s q u e i n d i c a m a e s t r u t u r a d a m e s m a . E m u m e s p e c t r o R a m a n d e u m a n a n o e s t r u t u r a d e c a r b o n o d u a s b a n d a s s ã o i m p o r t a n t í s s i m a s e m s u a a n á l i s e e s t r u t u r a l , s i t u a d a s n a r e g i ã o d e 1 0 0 0 - 1 7 0 0 c m- 1, t e m o s a b a n d a e m t o r n o d e 1 5 3 0 c m- 1 c h a m a d a d e G r a f í t i c a ( G ) , q u e i n d i c a s i m i l a r i d a d e c o m a e s t r u t u r a d o g r a f i t e , c o m o p r e s e n ç a e q u a n t i d a d e s d e c a r b o n o s p2. A b a n d a e m t o r n o d e 1 3 4 0 c m- 1 c h a m a d a d e D e s o r d e m ( D ) , q u e i n d i c a d e f e i t o s n a e s t r u t u r a c r i s t a l i n a d a a m o s t r a , a l é m d a p r e s e n ç a d e c a r b o n o s p3( R O B E R T S O N , 1 9 9 2 ) . E x e m p l o s c l á s s i c o s s ã o e s p e c t r o s R a m a n d e n a n o e s t r u t u r a s d e c a r b o n o , d e m o n s t r a d o s n a f i g u r a 4 e 5 .
F i g u r a 4 - E s p e c t r o R a m a n d e N a n o t u b o s d e C a r b o n o ( H E R B S T ,
2 0 0 4 )
F i g u r a 5 - E s p e c t r o R a m a n d e f i l m e s d e d i a m a n t e ( F A R I A ; G O M E S ,
