O carbono é conhecido por suas várias manifestações na Natureza como o grafite e o diamante. Outras formas de agrupamento dos átomos de carbono tem tido destaque na Nanociência, como por exemplo os nanotubos de carbono e o grafeno. Nesta palestra vamos apresentar um pouco do conhecimento atual das nanoestruturas de carbono, falar das possibilidades de delinear respostas predefinidas e dos desafios e impactos da nanotecnologia baseada em carbono.
Uma viagem pelo Sistema Solar” é narrada como uma história infantil, na qual os personagens principais embarcam numa nave espacial e percorrem o Sistema Solar, visitando os planetas e conhecendo suas características e belezas. Com a ajuda do Pequeno Príncipe, que encontram no meio da viagem, eles aprendem muitas coisas sobre O Sol, a Lua e os planetas e ainda descobrem a localização da Terra na Via Láctea.
Os Cursos de Bacharelado e Licenciatura do IF/UFFBIF UFF
Apresentaremos os Cursos de Bacharelado e Licenciatura em Física da UFF. Ressaltaremos algumas regras importantes dos Cursos de Graduação da Universidade assim como outras específicas dos nossos cursos. Também falaremos sobre programas componentes dos cursos: Iniciação Científica, Iniciação à Docência, Tutoria, Altos Estudos, Extensão e outros.
Uma viagem pelo Sistema Solar” é narrada como uma história infantil, na qual os personagens principais embarcam numa nave espacial e percorrem o Sistema Solar, visitando os planetas e conhecendo suas características e belezas. Com a ajuda do Pequeno Príncipe, que encontram no meio da viagem, eles aprendem muitas coisas sobre O Sol, a Lua e os planetas e ainda descobrem a localização da Terra na Via Láctea.
Os Cursos de Bacharelado e Licenciatura do IF/UFFBIF UFF
Apresentaremos os Cursos de Bacharelado e Licenciatura em Física da UFF. Ressaltaremos algumas regras importantes dos Cursos de Graduação da Universidade assim como outras específicas dos nossos cursos. Também falaremos sobre programas componentes dos cursos: Iniciação Científica, Iniciação à Docência, Tutoria, Altos Estudos, Extensão e outros.
A Casa da Descoberta - Centro de Divulgação de Ciência da UFFBIF UFF
As atividades da Casa da Descoberta começaram com um projeto piloto em 1999 realizado no Museu do Ingá. No ano seguinte, graças ao apoio do IF e da PROEX, conseguimos inaugurar nossa sede atual. Recebemos visitantes de todas as faixas etárias e as visitas são guiadas por alunos do ensino médio e da graduação da UFF. Nesta apresentação falaremos dos projetos realizados na Casa e das atividades e parcerias para o futuro.
Lembrar a figura do Prof.Dr. Paulo Roberto Silveira Gomes,
recentemente falecido. Mostrar para a nossa geração de alunos do IF/UFF a sua importância no desenvolvimento do Instituto de Física da UFF.
Aplicações da Espectrometria de Massa com Aceleradores no Laboratório de Rad...BIF UFF
A espectrometria de massa com aceleradores é vastamente
utilizada em diversas áreas de pesquisa, desde a física básica até as geociências. Uma de suas importantes aplicações é a associação com a geocronologia que permite a compreensão processos pretéritos como a ocupação humana pré-histórica bem como pode ajudar a entender o clima passado, contribuindo assim para previsões climáticas. Nesta apresentação pretende-se mostrar os diversos estudos realizados no Laboratório de Radiocarbono em colaboração com outros pesquisadores das mais diversas áreas e perspectivas de colaborações futuras.
Em todas as civilizações humanas sempre encontramos a música como uma das formas mais importantes de expressão artística. Podemos também associar à música vários conceitos da Física e da Matemática. Nesta palestra, vamos discutir alguns destes conceitos básicos e como eles se plicam à música.
Por que um imã permanente atrai um outro? De onde vem esta força? Essas perguntas fazemos desde pequenos, mas o problema é que nosso pais, provavelmente, não sabem a resposta. Isso torna o magnetismo curioso, intrigante e, muitas vezes, místico. Iremos compreender a origem microscópica do poder de atração de um imã permanente, bem como outros tipos de propriedades magnéticas. Conversaremos também sobre diversas aplicações do magnetismo no nosso cotidiano, computadores.
É revisitada a famosa palestra de Niels Bohr em 1932 com o mesmo título, procurando atualizála. Os tópicos tratados são: 1) Intuição biológica. 2) Avanços básicos. 3) A origem da vida.
4) Dos procariontes aos eucariontes. 5) Luz solar e a vida. 6) A física quântica é relevante para a biologia? 7) Mecânica quântica, cérebro e mente. 8) A consciência. 9) Existe livre arbítrio? 10) A luz como arma da biologia: Pinças óticas. 11) Calibração absoluta das pinças. 12) Proteínas como demônios de Maxwell. 13) A catraca browniana. 14) Proteinas motoras: cinesina, miosina V e ATPsintase. 15) Mecanobiologia. 16) Nanotubos de tunelamento. 17) Comunicação à distância entre células e suas funções. 18) “Le hasard et la nécessité”.
Integrar ou incluir: desafios para o ensino de FísicaBIF UFF
Uma educação de qualidade para todos os alunos é um
direito garantido na LDBEN, inclusive para aqueles com necessidades educacionais especiais. A educação inclusiva compreendida como aquela que garante ao aluno a presença na escola, a participação nas atividades de ensino-aprendizagem e a aquisição de conhecimentos coloca novas exigências para a escola e para o fazer docente. Nesta palestra apresentaremos as principais ações desenvolvidas no Instituto de Física - UFF em prol da inclusão de alunos com deficiências sensoriais em aulas de Física do Ensino Médio.
A descoberta da magnetoresistência gigante propiciou avanços tecnológicos que tiveram um grande impacto na indústria magnética e ela iniciou o desenvolvimento de uma área que, atualmente, está atraindo um enorme interesse científico e tecnológico. A capacidade de controlar o transporte de spin em nanoestruturas promete evolucionar a eletrônica convencional. Nesse colóquio os fundamentos da magnetoresistência gigante serão apresentados, bem como alguns avanços recentes nessa área.
A holografia é uma técnica de reconstrução de imagens
consagrada com uma infinidade de aplicações científicas e tecnológicas. Mas com o avanço da eletrônica, dos sensores CCD e com computadores mais rápidos, chegou-se a holografia digital. Discutiremos a holografia convencional e a digital. Ao final da palestra todos serão convidados a ver imagens de hologramas de ambas as técnicas.
Há 50 anos, John Bell mostrou que medidas em partes separadas de um sistema quântico podem ter resultados incompatíveis com a nossa intuição clássica. Nossa intuição é que medições físicas apenas revelam propriedades do sistema medido (realismo), e que essas propriedades não podem depender do que acontece no mesmo instante em um local afastado (localidade). A descoberta de Bell ficou conhecida como não-localidade quântica. Nesta palestra vou discutir esse resultado surpreendente de forma acessível, apontando algumas consequências e aplicações tecnológicas como a criptografia e a computação quânticas.
Jogo de futebol é um espetáculo contagiante e bonito de ver. Já durante o jogo – e, principalmente, após o apito final –, começam as intermináveis discussões sobre as decisões dos árbitros. Afinal, foi pênalti? E aquele gol invalidado ‘injustamente’ pelo bandeirinha? Como o árbitro pôde ‘falhar’ tão grosseiramente? Será que há uma explicação científica para alguma dessas perguntas? Em particular, para aquela sobre o grande número de impedimentos marcados indevidamente?
Uma viagem através do espaço nos revela a imensidão do cosmos e as peculiaridades de seus componentes. As imagens de planetas, estrelas, galáxias e aglomerados galácticos surpreendem pela beleza e grandiosidade e instigam nossa curiosidade. Nesta palestra procuramos descrever, através de imagens, o desenvolvimento das observações astronômicas, as características fundamentais do Sistema Solar, as propriedades e evolução das estrelas, os diferentes tipos de galáxias e seus aglomerados e nossa localização neste magnífico Universo.
Aplicações da Física Nuclear com AceleradoresBIF UFF
É comum as pessoas associarem aceleradores de partículas a complexas experiências em Física Nuclear e de Partículas Elementares. Nesta palestra serão apresentadas diversas aplicações de aceleradores com outras finalidades: em artes, história da ciência, medicina, climatologia, arqueologia, etc. Serão apresentados também estudos feitos pela UFF, que dispõe do único acelerador para trabalhos com datação por 14C na América Latina, em áreas como arqueologia e mudanças climáticas.
(Parte 2) Diversidade na Universidade Transformando Sonhos em EsperançasBIF UFF
PARTE 2
O curso Pré Universitário Popular tem no seu bojo, objetivos e metas fundamentais. Procuramos promover o estímulo ao crescimento do indivíduo como cidadão na ampliação de horizontes educacionais, profissionais, culturais, científicos e tecnológicos, com a promoção de debates reflexivos a respeito da sociedade brasileira estimuladas por experiências concretas da ação comunitária. Buscamos o favorecimento de situações que contribuem para a construção da consciência crítica, a partir do estímulo ao raciocínio, a análise do contexto social, a interpretação do mundo e dos fatos relevantes na sociedade contemporânea.
As ciências naturais tiveram sua origem nos filósofos gregos pré-socráticos, que pela primeira vez procuraram encontrar explicações para os fenômenos naturais fora do domínio dos mitos e das religiões. Muitas das questões atuais nos fundamentos da ciência foram reconhecidas já naquela época, tais como o conflito entre a razão e os sentidos na compreensão do universo natural. Vamos discutir alguns pontos da evolução do pensamento grego até a época de Aristóteles de Estagira.
Torcendo a luz: a física da luz como avanço tecnológicoBIF UFF
Você sabia que é possível manipular algumas propriedades da luz e construir dispositivos tecnológicos ultra-precisos como, por exemplo, pinças óticas e computadores mais velozes? A construção desses dispositivos está ligado ao desenvolvimento da biologia, da química e de diversas áreas do conhecimento. Diferentes abordagens para descrever a luz são importantes para o entendimento dos fenômenos luminosos e de dispositivos que utilizam a luz. Apresentaremos o Momento Angular Orbital (MAO) da luz que ganhou destaque devido aos resultados promissores em diferentes áreas do conhecimento.
Nesta palestra pretendemos apresentar alguns conceitos básicos em compõem a visão da ciência moderna sobre o fenômeno luminoso. Em particular discutiremos as diversas formas de propagação da luz, notadamente aquelas que envolvem efeitos de torção no seu fluxo de energia, dando origem aos chamados vórtices ópticos.
O Ensino da Física através das Suas ConstantesBIF UFF
O objetivo deste seminário é relatar uma experiência de ensino que vem sendo desenvolvida no PVNC - Núcleo de Petrópolis há alguns anos. Ao invés de se apresentar uma Física compartimentada em sub-áreas, a disciplina é ensinada através dos fenômenos ligados às constantes fundamentais da Natureza.
Sequência Didática - Cordel para Ensino Fundamental ILetras Mágicas
Sequência didática para trabalhar o gênero literário CORDEL, a sugestão traz o trabalho com verbos, mas pode ser adequado com base a sua realidade, retirar dos textos palavras que iniciam com R ou pintar as palavras dissílabas ...
Atividade - Letra da música "Tem Que Sorrir" - Jorge e MateusMary Alvarenga
A música 'Tem Que Sorrir', da dupla sertaneja Jorge & Mateus, é um apelo à reflexão sobre a simplicidade e a importância dos sentimentos positivos na vida. A letra transmite uma mensagem de superação, esperança e otimismo. Ela destaca a importância de enfrentar as adversidades da vida com um sorriso no rosto, mesmo quando a jornada é difícil.
CIDADANIA E PROFISSIONALIDADE 4 - PROCESSOS IDENTITÁRIOS.pptxMariaSantos298247
O presente manual foi concebido como instrumento de apoio à unidade de formação de curta duração – CP4 – Processos identitários, de acordo com o Catálogo Nacional de Qualificações.
América Latina: Da Independência à Consolidação dos Estados NacionaisValéria Shoujofan
Aula voltada para alunos do Ensino Médio focando nos processos de Independência da América Latina a partir dos antecedentes até a consolidação dos Estados Nacionais.
Livro de conscientização acerca do autismo, através de uma experiência pessoal.
O autismo não limita as pessoas. Mas o preconceito sim, ele limita a forma com que as vemos e o que achamos que elas são capazes. - Letícia Butterfield.
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1. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Andrea Latgé
IF/UFF
NANOCIÊNCIA &
NANOTECNOLOGIA:
Mudando as escalas
1
2. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Materiais Nanoestruturados
Macromateriais
2
3. IF - UFF Andrea Latgé 2013
• O que é a FÍSICA ?
• O que a FÍSICA estuda ?
• O que é nanociência?
FÍSICA – NANOCIÊNCIA –
NANOTECNOLOGIA
nanotecnologia
3
4. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Albert Einstein
"O mundo está diante de nós como um grande enigma externo"
O que é a FÍSICA?
4
5. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Albert Einstein
O objetivo do físico é resolver os enigmas colocados pela
natureza. Desde o nascimento do universo até o enigma
atômico ...
O que e a FÍSICA?
"O mundo está diante de nós como um grande enigma externo"
5
6. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Albert Einstein
O físico objetivo é resolver os enigmas colocados pela
natureza. Desde o nascimento do universo para o enigma
atômico ...
O que e a FÍSICA?
"O mundo está diante de nós como um grande enigma externo"
Físicos são como detetives tentando resolver
um mistério!
6
13. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Identifique os principais suspeitos
Tempo Temperatura
Massa
Distância
Cor Carga
13
14. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Interrogue os suspeitos
14
15. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Reporte suas conclusões
Crime é resolvido!!!!
15
16. IF - UFF Andrea Latgé 2013
16
Transferência
de calor através
da convecção.
Áreas da Física
* Acústica
* Astrofísica
* Biofísica
* Ciência planetária
* Cosmologia
* Dinâmica dos fluidos
* Econofísica
* Electromagnetismo
* Eletrônica
* Física atmosférica
* Física atômica
* Física biomédica
* Física computacional
* Física da computação
* Física da matéria condensada
* Física de materiais
* Física de partículas
* Física de Plasmas
* Física matemática
* Física médica
* Física molecular
* Física Nuclear
* Física oceânica
* Física química
* Geofísica
* Mecânica clássica
* Mecânica estatística
* Mecânica quântica
* Óptica
* Relatividade geral
* Relatividade restrita
* Teoria clássica de campos
* Teoria quântica de campos
* Termodinâmica
Fotografia estroboscópica de uma bola de
basquete. A energia mecânica da bola ora está
sob a forma de energia potencial
gravitacional, energia cinética ou energia
potencial elástica. A cada quique da bola parte
da energia é dissipada na forma de energia
térmica e energia sonora
17. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Avanços Tecnológicos e Científicos
NANOCIÊNCIA & NANOTECNOLOGIA
17
18. IF - UFF Andrea Latgé 2013
•O que é nanociência?
FÍSICA – NANOCIÊNCIA –
NANOTECNOLOGIA
18
19. IF - UFF Andrea Latgé 2013
O que é NANOciência?
Nano do Grego “nanos” (ou Latin “nanus”), significa anão
Nano 10-9 –nanometro, da escala do diâmetro atômico (o cabelo humano tem uma
espessura de cerca de 100 nm)
Nanociência é o estudo dos átomos, moléculas, e objetos cujos tamanhos estão na escala
dos nm s ( 1 - 100 nm).
Por que o estudo da NANOciência é diferente dos problemas
em escalas maiores?
A FÍSICA é diferente na escala nanométrica. Propriedades que não são vistas numa escala
macroscópica se tornam importantes – “quantum mechanical and thermodynamic”. Se
trabalha com átomos individuais e moléculas.
Moléculas individuais - agrupar em formas bem determinadas para produzir novos
materiais com características novas e interessantes.
Por que a NANOCIÊNCIA de repente se tornou um grande
campo de interesse?
Muitas razões: Disponibilidade de novos instrumentos capazes de “ver”
e "tocar" nesta escala.
19
20. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Nanociência - uma das disciplinas científicas que mais cresce e que
tem quebrado as barreiras tradicionais que separa a física, química e a
biologia.
A interdisciplinaridade da nanociência é uma das características mais
importantes
Nanotecnologia é o estudo da manipulação da matéria na escala atômica e
molecular.
Efeitos da Mecânica Quântica - muito importantes nesta escala.
20
21. IF - UFF Andrea Latgé 2013
VARIANDO TAMANHOS........DO METRO (m) AO ANGSTRON (Ǻ)
21
22. IF - UFF Andrea Latgé 2013
httpwww.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=uf6EGvl7nJo
22
23. IF - UFF Andrea Latgé 2013
mm54
Tecidos
celulares
m52
Distância
entre átomos
de silício
nm5.04.0
Manipular átomos é muito difícil devido as suas dimensões
• Submúltiplos do metro (m)
3
6
9
10 m 1mm
10 m 1um
10 m 1nm
(milímetro)
“macromundo”
(microns)
“micromundo”
(nano)
“nanomundo”*
Formiga
Cabeça de
um prego
mm21
Microengrenagens
m10010
Nanochips
nm10010
23
24. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Grafite a olho nú
Grafite por
microscópio de luz
Grafite microscópio
eletrônico
Grafite por microscopia
de varredura
PROGRESSO DEVIDO AOS AVANÇOS TECNOLÓGICOS
EXPERIMENTAIS
Sample
(surface)
TIP
Scanning Tunneling
Microscope - STM
Blue Platinum
The surface of Platinum.
24
30. IF - UFF Andrea Latgé 2013
O mundo atômico
Os átomos obedecem leis físicas
bastante distintas daquelas que
presenciamos em nosso cotidiano
• Os princípios da mecânica clássica de Isaac
Newton (1643-1727) não descrevem bem o
mundo dos átomos.
• Pesquisadores:
•J. Thomson (1856-1940),
• M. Planck (1858-1944),
•E. Rutherford (1871-1937),
•A. Einstein (1879-1955),
•N. Bohr (1885-1962),
•E. Schrödinger (1887-1961)
•contribuíram para a formulação da
MECÂNICA QUÂNTICA que descreve
os fenômenos em escala atômica e
molecular.
Os elétrons podem se mover apenas em
certas órbitas e a cada órbita está associado
um valor de energia permitido;
núcleo
E1
E2 E3
E4
E1 < E2 < E3 < E4 são chamados níveis de
energia. Os elétrons podem pular de níveis
(perdendo ou ganhando energia).
elétron ganha
energia
elétron perde
energia
30
31. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Partículas ou ondas?
Elétrons são esquematizados como bolinhas rígidas na maioria das figuras mas, isto é apenas
uma representação. Na verdade, não se pode atribuir-lhes forma.
• Na Mecânica Quântica, partículas são tratadas como se fossem ondas.
Colisão (interação entre corpos) Interferência (superposição de ondas)
Interferência construtiva:
as ondas se superpõem
Interferência destrutiva:
as ondas se cancelam
As ondas, ao contrário dos objetos corpusculares, podem
ultrapassar umas as outras.
tempo
inicial
tempo
final
31
32. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Efeito túnel
Sistema clássico Sistema quântico
• Clássico: para subir a colina a bolinha
precisa viajar com uma velocidade v de modo
que sua energia cinética (mv2/2) seja maior
que a energia potencial máxima (Vmax). Caso
contrário, ela não passará para o outro lado.
• Quântico: parte de uma onda incidente com
energia E menor que Vmax é transmitida para o
outro lado da barreira (largura L) e outra parte é
refletida (não mostrada na figura). Isto é o
chamado efeito túnel, previsto apenas pela
Mecânica Quântica, onde um elétron
conseguiria “tunelar” por uma barreira de
potencial.
L
energiapotencial(V)
Vmax
Vmax
E
32
33. IF - UFF Andrea Latgé 2013
33
Descobrindo a
estrutura do sistema
cristalino
MEDIDAS DE RAIO-X
REDES CÚBICAS
REDES HEXAGONAIS
ANÁLISES ESPECTRAIS
34. IF - UFF Andrea Latgé 2013
A escala “NANO”
“Nanothecnology” foi mencionado pela primeira vez em 1959
pelo físico Richard Feynman
“Why we can not write the full 24 volumes of the British Encyclopedic in
the small pin?”
“What I want to talk is about the problem of manipulating things in atomic
scales”.
Richard P. Feynman Nobel Price Physics-1965
Como ver o átomo ?
Sample
(surface)
Agulha
Scanning Tunneling
Microscope - STM
Blue Platinum
The surface of Platinum.
34
35. IF - UFF Andrea Latgé 2013
ANOS 80’s o scanning tunneling microscope STM foi inventado IBM-Suiça.
Primeiro instrumento capaz de “ver” átomos.
Depois - Atomic Force Microscope AFM foi inventado, expandindo as capacidades e
os tipos de materiais que podiam ser investigados.
STM sob deposição de Te
em Au(111)
AFM de superfície
polimérica
EC-STM de CdSO4
A Microscopia do tipo - Scanning Probe Microscopy nasceu, e desde
então muitas técnicas similares envolvem estes instrumentos para
“ver” diferentes propriedades na escala nanométrica.
35
36. IF - UFF Andrea Latgé 2013
MP3 Player
15000 songs, 60 Gb
Nanotecnologia
Nanociência
Física Nanoscópica
Nanômetro = 10-9 m = 0.000000001 m
36
37. IF - UFF Andrea Latgé 2013
37
Nunca um telefone teve este nível de
adaptação e acabamento. Pegue por exemplo
as armações de vidro, atrás do iPhone 5.
Durante o processo de fabricação, cada
parte da estrutura de alumínio do iPhone 5 é
fotografada por duas câmeras de 29MP de
alta potência. Depois uma máquina analisa as
imagens e as compara com 725 armações de
vidro diferentes até encontrar a combinação
mais precisa para cada iPhone.
42. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Revolução na Informática
• 1º computador
do mundo
(1943)
• 30 tn (5 elefantes!)
• 18.000 válvulas
• 200 Kwatts de calor
dissipado (potência de
8 baterias de carro!)
•espaço de 9m x 30m
42
43. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Microprocessadores: o início dos computadores pessoais
Enfim chegamos aos computadores que grande parte dos usuários utiliza até hoje. Os
computadores da quarta geração foram os primeiros a serem chamados de
“microcomputadores” ou “micros”. Esse nome se deve ao fato de eles pesarem menos de 20
kg, o que torna o armazenamento deles muito facilitado.
Você consegue imaginar qual o componente que tornou possível essa redução das máquinas?
MICROPROCESSADORES. O surgimento dos pequenos chips de controle e processamento
tornou a informática muito mais acessível, além de oferecer uma enorme gama de novas
possibilidades para os usuários.
Em 1971, já eram criados processadores com esse novo formato, mas apenas na metade da
década começaram a surgir comercialmente os primeiros computadores pessoais. Os Altair
880 podiam ser comprados como um kit de montar, vendidos por revistas especializadas nos
Estados Unidos. Foi com base nessa máquina que Bill Gates e Paul Allen criaram o “Basic” e
inauguraram a dinastia Microsoft.
A importância da Apple
Na mesma época, os dois Steves da Apple (Jobs e Wozniac) criaram a EMPRESA DA
MAÇÃ para se dedicarem a projetos de computação pessoal facilitados para usuários leigos.
Assim surgiu o Apple I, projeto que foi primeiramente apresentado para a HP. Ele foi sucedido
pelo Apple II, após uma injeção de 250 mil dólares pela Intel.
43
46. IF - UFF Andrea Latgé 2013
The next generation of contact lenses may allow you read emails, text messages or
browse the web directly in your field of vision. A team of researchers,
comprising scientists and engineers from the US and Finland, have developed the
first bionic contact lens with a display device built in, potentially allowing messages
and data to be projected in front of the user. The prototype lenses were built with
just one pixel embedded and powered by a wireless battery 1cm away from the
lenses but show that there is potential in exploring the concept further. The
potential uses of such contact lenses could be in messaging, gaming, navigation or
they could be linked to sensors on the body, supplying real-time updates of health
data like blood-glucose levels, heart rate etc.
The scientists embedded a tiny LED with sapphire into the centre of a plastic
contact lens. They then laid a circular antenna around the circumference of the lens
and connected it with a circuit to the LED. Using remote radio frequency
transmission, the scientists could control the pixel.
The lens was made with a hard plastic that doesn't allow air flow to the eye, so would
be unsuitable for human use in its current form. In addition there are problems with
power generation, with the wireless battery having a range of just one centimeter.
But the scientists have overcome other problems. The lenses, when tested on
rabbits, didn't cause any abrasions, thermal burning or other potential negative
effects on the eyes. The scientists also overcame issues surrounding focusing on
images so close to the eye. Using an additional embedded lens, they were able to
project the images directly on to the retina, which would allow humans see the
images clearly.
Journal of Micromechanics and Microengineering.
46
47. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Cientistas criam nanolâmpadas, as menores lâmpadas do mundo
Com o tamanho aproximado de um vírus ou das menores bactérias
conhecidas, as nanolâmpadas estão entre as menores estruturas
emissoras de luz já fabricadas pelo homem. Elas são menores do que o
comprimento de onda da luz que emitem
Dissipador de calor de nanotubos de carbono é mais eficiente
para resfriar chips
A maioria dos dissipadores de calor hoje utilizados é feita de alumínio,
menos eficiente do que o cobre, mas muito mais barato. O dissipador de
nanotubos é tão eficiente quanto aqueles feitos de cobre, mas muito
menor.
Sensores de nanofios têm mesma dimensão das moléculas que
detectam
Além de funcionar como sensores biológicos de altíssima sensibilidade, os
nanofios são feitos em uma pastilha de silício, o que significa que eles
poderão ser integrados diretamente com sistema microeletrônicos.
Nano-microscópio filma movimento coletivo de átomos de
ouro
Os microscópios estão evoluindo tão rapidamente que o termo
microscópio eletrônico já não é mais suficiente para esclarecer de
que tipo de sistema de imageamento se está falando.
47
49. IF - UFF Andrea Latgé 2013
49
Figure 1. Atomic force
microscope (AFM) surface
images. The samples were grown
on GaAs (100) substrates using
solid-source molecular beam
epitaxy.
(a) Gallium (Ga) droplets with
the density
of 2 x 109 cm-2 were formed
using a supply of 3.75 monolayer
(ML) of Ga (0.5 ML/s) to the
surface of a Al0.3Ga0.7As barrier
layer at 300 °C. (b) GaAs
“concentric double rings”,
formed using a supply of arsenic
(As) flux (As4 molecular beam)
with intensity of 2x 10-6 Torr
beam equivalent pressure (BEP)
to the Ga droplets at 200 °C.
ANÉIS QUÂNTICOS – FULERENOS - NANOTUBOS
Mano T et al 2005 Nano Lett. 5, 425
50. IF - UFF Andrea Latgé 2013
FULERENOS
NANOTUBOS DE CARBONO
GRAFENO
Sistemas Nanoestruturados
50
51. IF - UFF Andrea Latgé 2013
• Grande número de compostos
•Diferentes tipos hibridização
• Non-metálicos e non-magnéticos
-bond
CARBONO 1s2 2s22p2
51
52. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Diamante
Grafite
+ Moléculas orgânicas e
polímeros (reações químicas)
• Hibridização sp3
• Isolante
• Transparente
• Hibridização sp2
• Semimetal
Novas formas de Carbono
Fullerenes
“Buckyballs” C60
sp2 hybrization
-(1950) necessidade da indústria espacial e
de naves: fibras mais forte, resistentes e
mais leves para serem usadas nos materiais
de construção com propriedades mecânicas
superiores
52
54. IF - UFF Andrea Latgé 2013
54
Nos anos 1970 ele lançou um programa de pesquisa em Sussex para buscar
CADEIAS DE CARBONO no ESPAÇO CÓSMICO. Seus estudos iniciais
detectaram a molécula cianoacetileno, H-C≡C-C≡N. O grupo de Kroto buscava
evidências espectrais de moléculas ainda mais longas, tais como o cianobutadieno,
H-C≡C-C≡C-C≡N e o cianohexatrieno, H-C≡C-C≡C-C≡C-C≡N, e as encontrou entre
1975 e 1978.
A busca de explicar a existência das mesmas levou à descoberta da molécula C60.
Ele tomou conhecimento do trabalho de espectroscopia com laser feito
por Richard Smalley e Robert Curl na Universidade Rice, no Texas. Ele sugeriu que
eles usassem os equipamentos existentes na Universidade para simular a química
do carbono existente na atmosfera de uma estrela de carbono.
O experimento conduzido em setembro de 1985 não apenas provou que as estrelas
de carbono podiam produzir as cadeias de carbono, mas também revelou um
resultado surpreendente - a existência de moléculas do tipo C60. Os três
cientistas conduziram o trabalho com os então estudantes Jim Heath, Sean
O'Brien e Yuan Liu . O Nobel de Química foi dividido entre Curl, Kroto e Smalley
em 1996.
Atualmente Kroto realiza pesquisas anociência e Nanotecnologia!
55. IF - UFF Andrea Latgé 2013
1996 - Nobel Price
Chemistry
55
58. IF - UFF Andrea Latgé 2013
58
Imagem de feixe com microscopia eletrônica de
varredura de nanotubos de carbono
59. IF - UFF Andrea Latgé 2013
J. W. G. Wildoer et al.,Nature 391,
59 (1998)
STM/STS
caracterização
P. Kim et al.,
Phys. Rev. Lett.82,
1225 (1999)
cutting
lines
(13,7)
59
60. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Baterias de LITTIUM
Aumento Significativo
da vida média
(Y. Ando, I. Ijiima)
- até 3 x a capacidade
de armazenamento
60
61. IF - UFF Andrea Latgé 2013
FUNCIONALIZAÇÃO DE
NANOTUBOS
Nanotechnology: Carbon
nanotubes with DNA
recognition Nature
420, 761 (2002); K. Williams,
P.T.M.Veenhuizen, B G. de la
Torre, R. Eritja, and C. Dekker
61
62. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Por que estudar nanomateriais ?
FABRICAÇÃO DE CHIPS NOVOS MATERIAIS
APLICAÇÕES NA MEDICINA APLICAÇÕES NA ENGENHARIA
filtro de
nanotubos
62
63. IF - UFF Andrea Latgé 2013
1946 P.R. Wallace - paper sobre estrutura de banda de grafeno
2004 K.S. Novoselov & A. Geim realizam e identificam o grafeno
experimentalmente
1564: INVENÇÃO do “Lead pencil” baseado no GRAFITE
2005 Y.B. Zhang et al observam o efeito Hall & Berry's phase em grafeno
Wafer with graphene
flakes, optical
microscope
(Novoselov et al.,
Science 306, 666
(2004)
GRAFENO
63
64. IF - UFF Andrea Latgé 2013
64
EXFOLIAÇÃO MECÂNICA DO GRAFITE
VANTAGENS: SIMPLES E FÁCIL
ALTA QUALIDADE
DESVANTAGENS: BAIXA EFICIÊNCIA
66. IF - UFF Andrea Latgé 2013
REALIZAÇÃO
do GRAFENO
66
67. IF - UFF Andrea Latgé 2013 67
•Material mais forte já medido
•Membrana flexível mais fina jamais criada
•Impermeável à gases (mesmo Hidrogênio atômico)
•Transporte Balístico sobre m (temperatura ambiente)
•Valor Recorde de condutividade térmica à temperatura ambiente
( 5000W/mK)
•Densidade de corrente 6 ordens de magnitude maior do que para o Cu
POR QUE TANTO INTERESSE NO GRAFENO?
68. IF - UFF Andrea Latgé 2013 68
MEMBRANAS IMPERMEÁVEIS
T. Georgiou et al
73. IF - UFF Andrea Latgé 2013
NANOESTRUTURAS DE CNTS
UFF/ NANOTUBE /ZOO
(m,0)
(ñ,0) (n,0)
Y-JUNÇÕES E Y-ANÉIS Topological defect of
the type (12,0)/(6,6)
Defeito Topológico (n,0)/(n-1,0)
QUANTUM DOTS
74. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Redes Cristalinas: Teorema de Bloch
– simplificações matemáticas -
* Resolver o problemas de
autovalores de energia
Simetrias
Redes Diretas
Redes Recíprocas
Átomos – Moléculas - Cristais
Física do Estado Sólido
74
75. IF - UFF Andrea Latgé 2013
(m,0) (m,0)
(ñ,0)
(n,0)
Unit
Cell
212
2 2cos42cos23cos41, akakaktkkE yyxyxDg
•Tight-Binding Model: one-single band
calculation energy dispersion relation
Nanotubes
• Periodic boundary conditions
M. S. Dresselhaus et al, PRB 46, 1804 (1992)
• Armchair (n,n)
• Zigzag (n,0)
C.k = 2 q
Kyq= 2 /a q/n (q= 1,...,2n)
Kxq= 2 /a 3 q/n (q= 1,...,2n)
1a
Brillouin
Zone det[H-ES]=0 secular equation
76. IF - UFF Andrea Latgé 2013
STM/AFM microscópios
Sensores de gás
Armazenadores de Hidrogênio
Dispositivos Nanoeletrônicos
Emissores de campo
Dispositivos Fotônicos
Conhecimento das propriedades
ópticas e absorção e emissão
Propriedades Ópticas de CNs
Monitores Coloridos de CN
(Samsung, Choi et. al.)
LED made of CN filament
J Wei et al. 2004 APL 84 4869
M. Dresselhaus et. al.
Raman spectra
Characterization
76
77. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Propriedades Mecânicas
Leves, rígidos e flexíveis....
• alta elasticidade e capacidade de reconstrução
•Permitem altas tensões ~ 45 billion Pa (SWCN)
M.-F. Yu et al. Science 287, 637 (2000)
Metais normais-
apenas 2 bilhões Pa!!!!
SWCN - Densidade 1,4 g/cm3
Aluminium - 2,7 g /cm3
Novas fibras
de CNS
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78. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Science 423, 703 (2003)
1 cm
MÚSCULOS ARTIFICIAIS..
R. H. Baughman et. Al.
Science 284, 1340 (1999)
Eletromecânica: estendem e contraem quando submetidos
a uma ddp (piezoelétrico)
COMPÓSITOS
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79. IF - UFF Andrea Latgé 2013
Peapods fullerene
synthesis - Kataura
New Materials
Fullerene C60 inside nanotubes
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