Prof. Ana L. F. de Barros
Centro Federal de Educação Tecnológica /CEFET-RJ, Rio de Janeiro, RJ, Brazil.
Linhas de Pesquisa Desenvolvidas no LaFEA: Aspectos Experimentais e
Aplicações
• Física da Sonoluminescência- LaFEA- CEFET
• Processos de Deposição de Filmes Finos de Nano- Compostos - UTD, FEP e CEFET
• Espectrometria de Massa por Tempo de Vôo – TOF-MS, Queen ´ s University, UFRJ e LNLS
• Gelos Astrofísicos: Ênfase em gelo de água – PUC – França - Caen
Linhas de Pesquisa
Profa. Ana Lucia F. de Barros
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca
Física da Sonoluminescência - 2009-2010
•Leandro Santos (5º Elétrica) 2010- atual
1. O que é a Sonoluminescência?
Sonoluminescência de uma única bolha (SBSL) é um fenômeno onde energia sonora é convertida em luz.
O efeito de SL ocorre com uma onda de som dentro de um Líquido (água, ácidos, bases, etc).
A bolha gasosa sonoluminescente é um oscilador não linear,
concentrando uma grande energia sonora de tal forma a emitir fótons.
Seminário PPEL 16/04/09 5
Vários ramos da física (mec.fluidos, acústica, termodinâmica, estabilidade dinâmica, interação: radiação/matéria), e química.
É um dos fenômenos mais não lineares e de maior concentração de energia que se conhece.
Aplicações em catálise de reações químicas.
2. Motivação
PUTTERMAN, Seth J. Sonoluminescence: Sound into Light. Scientific American, Fevereiro 1995
Interior da bolha:
T ~ 10 4 K
Choques, plasmas,
ionização, radiação
Bremsstrahlung são
prováveis de ocorrer
durante o fenômeno.
3. Aparato Experimental
●
Um Gerador de Funções Senoidais;
●
Um Amplificador de Potência (40W – 120W);
●
Transdutores Piezo-Elétricos (PZT);
●
Um Ressonador (cilíndrico ou esférico);
●
Um Circuito Elétrico;
●
Uma Foto-Multiplicadora (PMT).
Como obter o Fenômeno da
Sonoluminescência?
Ressonador: são frascos de Pyrex ou quartzo de 100 mL com pescoço pequeno.
Transdutores: dois discos PZT's de Cerâmica de 1,9 cm de diâmetro, 0,3 cm de espessura.
Um disco de 0,40 cm de diâmetro, 0,14 cm de espessura;
Microfone/Hidrofone: é um piezo no qual a pressão acústica aplicada gera um sinal elétrico.
3.1 Os Ressonadores
3.4 O Sistema de Gases e Manipulação de Ácidos
Bomba de vácuo
● Bastão magnético (misturar água + gases). Capela p/preparo dos ácidos
Deionizador
4. Criando e Aprisionando a Bolha
Filamento: corrente de poucos ampères.
Desvantagem: esquenta a água
Seringa: Injetar ar diretamente
Desvantagem: cria muito ar no sistema
Mantendo a Bolha Aprisionada
Fotomultiplicadora
5. Observando SBSL
Criação da Bolha:
Sistema de Ressonador Aberto;
Manualmente: usando uma seringa.
Sinal Obtido:
Microfone
Freqüência: 25,43 kHz;
Sinal pico-a-pico: ~ 380 mV.
Foto Multiplicadora
● Freqüência: 25,43 kHz;
● Sinal pico-a-pico: ~ 32 mV.
A. L. de Barros, T. Kodama e B. Lesche, “Observation of Single Buble Sonoluminscence Light”
XXI Encontro Nacional de Física da Matéria Condensada (1999)
Profa. Ana Lucia F. de Barros
Prof. Ralph Schmittgens (Technische Universität Dresden) Prof. Dr. Eberhard Schultheiß – Instituto de Eletrônica do Estado Sólido (IFE) da Universidade Técnica de Dresden (TUD) e Instituto
Fraunhofer de Tecnologia de Feixe de Elétrons e de Plasma (FEP)
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca
•Lucas Vignoli (IC- 5º mecânica)
• Igor Fita (IC- 5º mecânica)
• Rafael Ricardo (IC- 6º mecânica)
Deposição de Filmes Finos – 2009- atual
Implementação Prática de Processos de Deposição a Vácuo
➔ Especialização para engenheiros dos cursos de pós graduação e alunos de graduação, com ênfase em eletro-técnica, eletrônica e telecomunicações, e de Engenharia Industrial de Controle e Automação;
➔ Promover a qualificação de engenheiros: Perspectiva de interação com a indústria brasileira;
➔ Criação de um centro de experimentos aplicados nos processos de filmes finos;
➔ Intercâmbio entre o CEFET/RJ, o Fraunhofer Institute for
Electron Beam and Plasma Technology e a Universidade Técnica de
Dresden
Motivação
Conceitos de Deposição de nano-compostos
●
Fabricação de Nano-partículas por Processos de Plasma
●
Domínio das nano-tecnologias : em microeletrônica (portões dielétricos,
dispositivos de memória) ou energia (células solares, materiais termoelétricos).
Diodo orgânico emissor de luz.
Etiquetas Holográficas
L. Armelao et al.,
Chem. Mater. 17, p.1450 (2005) Lynn A. Peyser, et al.,
Science 291, 103 (2001)
Microscopia eletrônica
Aplicações
Uso das vantagens de métodos básicos de vácuo para criar nano-compostos
Fabricar novos materiais e combinar materiais
Criar novas funcionalidades
Nanotecnologia: Novos materiais com melhores ou novas propriedades: mecânica, otica, elétrica, magnética e química
Classes de Materiais: Nanocompostos inorgânicos e polímeros
Tecnologia: Deposição de filmes finos
Conceitos Básicos
Criar Ferramentas para:
Depositar nanopartículas de tamanhos, distribuições e materiais ajustáveis;
Depósito de filmes finos em um material matriz de interesse tecnológico.
Resistor de filme fino
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Deposição de Filmes Finos
PVD- Physical Vapor Deposition – Um filme é formado por atomos diretamente transportados por uma fonte do substrato na fase gasosa.
Evaporação:
Evaporação Térmica
Evaporação por feixe de elétrons
Sputtering
Sputerring DC
Magnetron Sputtering DC
RF Sputerring
PVD Reativo
Evaporação Térmica de Elétrons
Deposição por Pulverização Catódica
Sputtering Magnético
Deposição de Filmes Finos
Deposição de Filmes Finos
CVD- Chemical Vapor Deposition – Um filme é formado por reações químicas na superfície do substrato.
CVD de Baixa Pressão: (LPCVD)
CVD de Plasma Reforçado Plasma Enhanced (PECVD)
CVD de Pressão Atmosférica (APCVD)
CVD de Metal Orgânico (MOCVD)
Metal-Organic Chemical Vapour Deposition
Polimerização de Plasma/PECVD
Deposição Reativa Ativada por Plasma de Alta Taxa
Reação Química
Ionização Excitação
Evaporação Partículas Neutras e Não-excitadas
Zona de Plasma
Partículas Ionizadas e Excitadas Substrato
Depósito de Titânio Depósito no Plasma
de uma camada de
Construir: Painéis a Toque
Camada de ITO (Óxido de Índio e Estanho) no filme plástico:
como um eletrodo fexível e transparente para Painéis a Toque (Electrode for Touch Panel)
Resistência 500
Transmissão Óptica 80%
Deposição de MgO – Princípio do PDP
(plasma display panel)
Emissão de Luz VIS
Painel frontal
Painel de trás Descarga
gás de radiação UV Camada MgO
Camada dielétrica
Fosforo
Electrodos de endereçamento Barreira ribs
Electrodos
Aplicações
Optical coatings p/ janelas de carros
Barrier coatings P/ empacotamento
Scratch and Abrasion resistant coatings
Camadas transparentes condutoras para displays e aparelhos celulares
Camada de alto indíce refrativo para anti-counterfeiting on top of holograms (credit cards, banknotes, product labels)
CIS Foto-voltaíca
Deposição em Redes Plásticas e Folhas
Tecnologia
Evaporação reativa ativa por plasmas
Sputtering DC Magnético Duplo
Métodos Avançados de Deposição à Vácuo
Equipamento de Deposição no CEFET
O HHV Auto500 sistema de deposição polivalente:
Profa. Ana Lucia F. de Barros (CEFET-RJ) Prof. Enio F. Frota (PUC-Rio)
Dr. Philippe Boduch (GANIL-França) Dr. Hermann Rothard (GANIL-França)
Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca
• Xu- Yang (doutorando Caen - 2010)
• Christian F. (doutorando PUC- 2009) Gelos Astrofísicos –
Acelerador de Íons Pesados
• UMA VAGA PARA ESTE ANO !!!
•ENVIEM SEUS CURRÍCULOS!!
Gelos Astrofísicos
- O que são Gelos Astrofísicos?
Aparato Experimental
O que ocorre com o gelo?
N (molecules/cm 2 ) CO
H 2 O N 0
CO 2
Processo de Colisão
O +6 Beam
CO
H 2 O N
CO 2
sputtering
destruição / dissociação
formação
Experimentalmente obtemos...
H 2 O CO
H 2 O
N
destruction yield
formation yield
Y NET = N´ – N = Y f – Y d – Ys (1 projectile) CO 2
N´
CO
CO 2
Y S
(If , Y )
Measured:
FTIR Spectra
Antes
C 3 C
5 O
2
O 3
C 5 O, O 3
C 3 O 2 C 4 O
2
OC 18 O OCC 13 CO
13 CO
2
C 5 O CO 2
C 3 O 2
Ab so rb a n ce
C 18 O;
CO
2
C 17 O;
