Análise de Nano Estruturas Através da Análise de Nano Estruturas Através da Técnica MEIS Técnica MEIS

Maurício de A. SorticaMaurício de A. Sortica

Pedro Luis GrandeLeonardo MiottiGiovanna MachadoThiago MenegottoDaniel Baptista

MotivaçãoMotivação

Catalisadores para otimizar processos químicosCatalisadores para otimizar processos químicos

NanotecnologiaNanotecnologia

NanofotônicaNanofotônica

Aplicações biomédicas e farmacêuticasAplicações biomédicas e farmacêuticas

NanoestruturasNanoestruturas

CaracterizaçãoCaracterização

Difração de raio-X (XRD)Difração de raio-X (XRD)

MicroscopiaMicroscopia de força atômica (AFM)de força atômica (AFM) eletrônica de transmissão (TEM)eletrônica de transmissão (TEM) eletrônica de varredura por emissão de campo eletrônica de varredura por emissão de campo

(FE-SEM)(FE-SEM) de varredura por tunelamento (STM)de varredura por tunelamento (STM)

Difração de elétrons de alta energia (RHEED)Difração de elétrons de alta energia (RHEED)

Espectroscopia de photoelétron (PES)Espectroscopia de photoelétron (PES)

Espalhamento de íons com média energia (MEIS)Espalhamento de íons com média energia (MEIS)

MEIS – Espalhamento de Íons de MEIS – Espalhamento de Íons de Energia MédiaEnergia Média

Técnica análoga ao RBS com alta resolução Técnica análoga ao RBS com alta resolução em energia e ânguloem energia e ângulo

Análise estrutural de superfícies/interfaces Análise estrutural de superfícies/interfaces com resolução subnanométricacom resolução subnanométrica

Análise de composição e perfil de Análise de composição e perfil de profundidade de filmes finosprofundidade de filmes finos resolução de profundidade ~ 2 a 3resolução de profundidade ~ 2 a 3ÅÅ

MEISMEIS

VantagensVantagens facilidade na preparação da amostrafacilidade na preparação da amostra permite determinar quantitativamente permite determinar quantitativamente

composição e estequiometria da nanopartículacomposição e estequiometria da nanopartícula perfil de concentrações dentro da nanopartículaperfil de concentrações dentro da nanopartícula

LimitaçõesLimitações MEIS deve ser combinado com outras técnicas MEIS deve ser combinado com outras técnicas

para caracterizar completamente a amostrapara caracterizar completamente a amostra é necessário poder separar os espectros dos é necessário poder separar os espectros dos

elementos presentes na amostraelementos presentes na amostra

Simulação de EspectroSimulação de Espectro

Probabilidade de um íon espalhado no i-ésimo elemento no volume unitário dv ser detectado com energia Eout .

Simulação tradicionalSimulação tradicional divide-se a amostra em fatiasdivide-se a amostra em fatias calcula-se o espectro para cada fatiacalcula-se o espectro para cada fatia soma-se os espectros de todas as fatiassoma-se os espectros de todas as fatias

Simulação de EspectroSimulação de Espectro

Simulação de Espectro – NanoSimulação de Espectro – Nano

Simulação para nanopartículasSimulação para nanopartículas divide-se a amostra em cubinhosdivide-se a amostra em cubinhos calcula-se o espectro de cada cubinhocalcula-se o espectro de cada cubinho soma-se os espectros de todos os cubinhossoma-se os espectros de todos os cubinhos

Partículas não têm necessariamente o Partículas não têm necessariamente o mesmo tamanho: distribuição de mesmo tamanho: distribuição de tamanhostamanhos

Densidade de partículas por unidade de Densidade de partículas por unidade de área não é necessariamente uniformeárea não é necessariamente uniforme

Simulação para nanopartículasSimulação para nanopartículas

Simulação para nanopartículasSimulação para nanopartículas Método MontecarloMétodo Montecarlo

A posição em uma partícula onde ocorre o A posição em uma partícula onde ocorre o espalhamento é dada por (x, y, z) em um espalhamento é dada por (x, y, z) em um hemisfério.hemisfério.

Software para simulaçãoSoftware para simulação

Distribuição de perda de energia não é Distribuição de perda de energia não é simétricasimétrica Estudo dos efeitos dessa assimetria no estudo Estudo dos efeitos dessa assimetria no estudo

de nanopartículas muito pequenasde nanopartículas muito pequenas

Amostras podem conter várias geometrias e Amostras podem conter várias geometrias e vários tamanhosvários tamanhos Cada tamanho é representado por uma matriz Cada tamanho é representado por uma matriz

tridimensional contendo a composição de cada tridimensional contendo a composição de cada posição (x,y,z)posição (x,y,z)

PowerMeisPowerMeis

PowerMeisPowerMeis

PowerMeisPowerMeis

35 40 45 50 55 60 65

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

B

A

B

ComparaçãoComparação

Partícula x FilmePartícula x Filme

85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 1000.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

Co

nta

ge

ns

Energia (keV)

film sphere cylinder disc wire half sphere

NANOPARTICLESNANOPARTICLES

Massachusetts Institute of Technology

Gold

AjusteAjuste

90 92 94 96 98 100

0

200

400

Co

nta

ge

ns

Energia(keV)

Experimental Esfera Filme

Perda de EnergiaPerda de Energia

80 85 90 95 100-2.00E-013

0.00E+000

2.00E-013

4.00E-013

6.00E-013

8.00E-013

1.00E-012

1.20E-012

1.40E-012

1.60E-012

Co

nta

ge

ns

Energia (keV)

Gaussiana Colisão Única

Perda de EnegiaPerda de Enegia

95 100-2.00E-012

0.00E+000

2.00E-012

4.00E-012

6.00E-012

8.00E-012

1.00E-011

1.20E-011

1.40E-011

Co

nta

ge

ns

Energia(keV)

Gaussiana Colisão única

Perda de EnergiaPerda de Energia

98 99

0.00E+000

1.00E-011

2.00E-011

3.00E-011

4.00E-011

Co

nta

ge

ns

Energia (keV)

Gaussiana Colisão única

AgradecimentosAgradecimentos

Cristiano KrugCristiano Krug

Samir ShubeitaSamir Shubeita

ElisaElisa

ClaudiãoClaudião

Leonardo MiottiLeonardo Miotti

Thiago MenegottoThiago Menegotto

Giovanna MachadoGiovanna Machado