Orientador: Varlei Rodrigues

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Nanossistemas são um dos campos de pesquisa mais importantes na comunidade científica nos dias atuais, isso se deve principalmente ao seu grande potencial tecnológico. Este regime de tamanhos apresenta propriedades novas e inesperadas que diferem fortemente das suas propriedades...

Resumo: Nanossistemas são um dos campos de pesquisa mais importantes na comunidade científica nos dias atuais, isso se deve principalmente ao seu grande potencial tecnológico. Este regime de tamanhos apresenta propriedades novas e inesperadas que diferem fortemente das suas propriedades macroscópicas. Isso acontece principalmente devido aos efeitos decorrentes da razão entre o número de átomos na superfície e o número de átomos no volume, e também por que temos o tamanho da partícula comparável ao comprimento de onda dos elétrons de condução. Em particular, um destes sistemas de grande interesse são os clusters, nanossistemas com 2 a 10 7 átomos, onde as propriedades variam fortemente com tamanho e forma. Por conta disso, nós come¸ camos a desenvolver e construir uma fonte para a produção de agregados com um número controlável de átomos variando de 2 até 100 átomos. Uma fonte de clusters habitual é constituída essencialmente de: uma fonte de átomos e uma câmara de agregação, para gerar as partículas; um sistema de lentes eletrostáticas, para guiar e focalizar o feixe; e um analisador de massa, podendo esse selecionar, ou não, as partículas em massa. Para fonte de átomos desenvolvemos dois magnetrons sputterings, um magnetron circular plano típico de 1" e um magnetron cilíndrico para a erosão axial de fios metálicos. A câmara de agregação terá um comprimento variável ( » 30 - 100 mm), para que possamos controlar o tamanho médio dos nano-agregados. Um skimmer, duas lentes Einzel e uma Bessel-Box serão utilizados para guiar e focalizar o feixe de partículas ao longo do instrumento. Como analisador de massa utilizamos um espectrômetro de massa por tempo de vôo. É importante frisar que optamos por desenvolver a maioria dos componentes na própria Unicamp, estes componentes serão descritos no corpo dessa dissertação. Para estudos posteriores pretendemos implementar um quadrupolo elétrico seletor de massa e fazer a deposição dos clusters embebidos em uma matriz, o que possibilitará o transporte das partículas para o estudo ex situ de suas propriedades.

Abstract: Nanosystems are one of the most important fields of research in the current days, mainly motivated by their technological potential. This size regime present new and unexpected properties that strongly differ from their macroscopic counter-part. This happen mainly due to effects arising...

Abstract: Nanosystems are one of the most important fields of research in the current days, mainly motivated by their technological potential. This size regime present new and unexpected properties that strongly differ from their macroscopic counter-part. This happen mainly due to effects arising from their high surface-to-bulk ratio and because their sizes are comparable to the conduction electron wavelength. In particular, one of these systems of great interest is the atom clusters, nano-systems with 2 to 10 7 atoms, where properties vary strongly with particle size and shape. In this way, we have started to develop and construct a source to produce clusters with a controllable number of atoms ranging from 2 up to 100 atoms. A usual clusters source is constituted essentially of an atom source and aggregation chamber, to generate the particles; electrostatic lenses, to guide them; and a mass analyzer, which can also select the particles by mass. For the atom source we have designed two sputtering-like sources, a home-made one inch typical planar magnetron and also a home-made cylindrical one, for axial erosion of wire targets. The aggregation chamber will have a variable length ( » 30 - 100 mm), so we can control the average size of the clusters. A skimmer, two Einzel lenses and a Bessel-Box will be used to guide charged cluster through the instrument. As mass spectrometer we are going to use a home-made Time-Of-Flight (TOF). It is important to say that we choose to build almost all the components at Unicamp, these components will be described in the body of this dissertation. For further studies, the plan is to size select the clusters with an electrical quadrupole and deposit the clusters in a matrix (co-deposition), to be able to transport the samples to study their properties ex situ.