{"id":9020,"date":"2014-10-31T09:17:17","date_gmt":"2014-10-31T09:17:17","guid":{"rendered":"https:\/\/www.cnpem.staging.wpengine.com\/?p=9020"},"modified":"2022-01-21T17:03:55","modified_gmt":"2022-01-21T20:03:55","slug":"nanomembranas-aplicadas-dispositivos-ultracompactos-2","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cnpem.br\/en\/nanomembranas-aplicadas-dispositivos-ultracompactos-2\/","title":{"rendered":"Nanomembranas s\u00e3o aplicadas em dispositivos ultracompactos"},"content":{"rendered":"

NIT Mantiqueira<\/a>, em 24\/10\/2014<\/p>\n

Grupo interdisciplinar do LNNano utiliza nanomembranas para criar elementos para armazenagem de energia ultracompactos, \u201con a chip\u201d. O objetivo \u00e9 estudar novas formas desses dispositivos que sejam acess\u00edveis e compat\u00edveis com processos industriais.<\/em><\/p>\n

 <\/p>\n

Um grupo de pesquisa do Laborat\u00f3rio Nacional de Nanotecnologia (LNNano) vem trabalhando com a aplica\u00e7\u00e3o de nanomembranas para a cria\u00e7\u00e3o de sistemas aut\u00f4nomos de monitoramento e detec\u00e7\u00e3o. O laborat\u00f3rio de pesquisa em Dispositivos e Sistemas Funcionais (DSF\/LNNano) conta com cerca de 10 pessoas, entre pesquisadores e bolsistas de gradua\u00e7\u00e3o e p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o, cujo objetivo \u00e9 estudar processos de fabrica\u00e7\u00e3o de dispositivos micro e nanoestruturados que sejam amig\u00e1veis e compat\u00edveis com processos industriais.<\/p>\n

Cada vez mais o setor industrial busca solu\u00e7\u00f5es para a miniaturiza\u00e7\u00e3o de componentes e sistemas que possam realizar, dentre outras fun\u00e7\u00f5es, o monitoramento, an\u00e1lise de concentra\u00e7\u00f5es e detec\u00e7\u00e3o de subst\u00e2ncias espec\u00edficas em locais e ambientes distintos de forma aut\u00f4noma. A grande vantagem de um sistema desses \u00e9 a quase inexistente manuten\u00e7\u00e3o, uma vez que o dispositivo possui todas as condi\u00e7\u00f5es para operar livremente: capta\u00e7\u00e3o de energia, armazenamento, processamento de dados e sensoriamento. Em muitos casos tais elementos podem ser inclusive descart\u00e1veis.<\/p>\n

Por defini\u00e7\u00e3o, s\u00e3o considerados sistemas aut\u00f4nomos aqueles com dimens\u00e3o menor ou igual a 1 cm\u00b3. Mesmo com essa conven\u00e7\u00e3o, a defini\u00e7\u00e3o de um sistema como esse n\u00e3o se limita ao tamanho do mesmo. Os dispositivos que o comp\u00f5em podem ser produzidos com materiais de baixo custo e descart\u00e1veis, que realizam fun\u00e7\u00f5es bastante espec\u00edficas. Alguns exemplos emblem\u00e1ticos s\u00e3o dispositivos para detectar a presen\u00e7a de gases em \u00e1guas profundas e po\u00e7os de petr\u00f3leo; o monitoramento da concentra\u00e7\u00e3o de CO2 em florestas; sensores de movimento aut\u00f4nomos tanto em edifica\u00e7\u00f5es como em regi\u00f5es remotas; implantes m\u00e9dicos, entre outros. Esses sistemas podem atender basicamente qualquer \u00e1rea onde haja a necessidade de um monitoramento preventivo e\/ou remoto.<\/p>\n

Um artigo* do coordenador do DSF\/LNNano, Carlos C\u00e9sar Bof Bufon, em colabora\u00e7\u00e3o com um grupo de pesquisa do Institute for Integrative Nanosciences (IIN\/IFW-Dresden), na Alemanha, foi capa do peri\u00f3dico Advanced Energy Materials em junho deste ano. O trabalho mostra a viabilidade do uso de nanomembranas para gerar armazenadores de energia auto-organizados, com o tamanho de alguns micr\u00f4metros. Trabalhando com nanomembranas desde 2007, Bufon demonstrou nesse \u00faltimo trabalho a viabilidade da produ\u00e7\u00e3o de tais elementos em larga escala utilizando m\u00e9todos e processos compat\u00edveis com os utilizados pela ind\u00fastria.<\/p>\n

Atrav\u00e9s da combina\u00e7\u00e3o de m\u00e9todos convencionais para fabrica\u00e7\u00e3o de dispositivos eletr\u00f4nicos, com a engenharia de tens\u00e3o\/deforma\u00e7\u00e3o de filmes nanoestruturados, v\u00e1rios elementos para armazenamento de energia podem ser preparados. O mesmo mecanismo utilizado para a manufatura de capacitores ultra-compactos pode ser aplicado na prepara\u00e7\u00e3o de outros componentes tais como micro-bobinas, transistores, sensores e elementos microflu\u00eddicos. \u201cEsses dispositivos utilizam-se da auto-organiza\u00e7\u00e3o para tornarem-se compactos. O formato tubular t\u00edpico obtido atrav\u00e9s deste m\u00e9todo, representa uma vantagem, pois elementos que normalmente ocupam uma \u00e1rea superficial extensa podem ser reduzidos a um micro-tubo com dimens\u00f5es laterais duas ordens de grandeza menores. O enrolamento pode substituir em muitos casos os processos de empilhamento de dispositivos.\u201d, explica Bufon.<\/p>\n

A utiliza\u00e7\u00e3o de nanomembranas possibilita a agrega\u00e7\u00e3o de novas funcionalidades em uma variedade de dispositivos, uma vez que a combina\u00e7\u00e3o de sistemas org\u00e2nicos e inorg\u00e2nicos tamb\u00e9m \u00e9 poss\u00edvel. Em 2010, o pesquisador utilizou as nanomembranas para controlar as propriedades el\u00e9tricas de um capacitor h\u00edbrido**, incorporando uma camada auto-organizada de mol\u00e9culas org\u00e2nicas sobre uma camada de oxido. O trabalho mais recente, por sua vez, teve foco nos processos, demonstrando que esse desenvolvimento \u00e9 competitivo industrialmente e que possui alguns crit\u00e9rios que s\u00e3o relevantes para a fabrica\u00e7\u00e3o comercial dos dispositivos, como a reprodutibilidade e controle da varia\u00e7\u00e3o de geometria e composi\u00e7\u00e3o da camada diel\u00e9trica.<\/p>\n

Criado h\u00e1 dois anos, o grupo de pesquisa do LNNano tenta trazer cada vez mais as pesquisas com nanomembranas para a realidade das empresas. No DSF\/LNNano \u00e9 poss\u00edvel realizar toda a parte de microfabrica\u00e7\u00e3o dos sistemas e caracteriza\u00e7\u00e3o el\u00e9trica dos mesmos. Al\u00e9m disso, o grupo est\u00e1 pr\u00f3ximo a toda a infraestrutura de pesquisa aberta a uso externo do LNNano, que inclui microsc\u00f3pios eletr\u00f4nicos e de tunelamento de for\u00e7a at\u00f4mica, espectr\u00f4metro de fotoel\u00e9trons, dentre outros equipamentos. \u201cComo essa tecnologia utiliza auto-organiza\u00e7\u00e3o, \u00e9 necess\u00e1rio que o pesquisador tenha controle dos par\u00e2metros envolvidos nos processos de manufatura de forma muito cuidadosa. Por exemplo, o controle das tens\u00f5es mec\u00e2nicas do material, que \u00e9 respons\u00e1vel pelos auto-enrolamento, torna-se um par\u00e2metro critico quando a reprodutibilidade e densidade de defeitos s\u00e3o importantes. Al\u00e9m disso, \u00e9 necess\u00e1rio um n\u00edvel m\u00ednimo de limpeza, a fim de evitar tais defeitos\u201d, pontua o Dr. Bufon. As novas instala\u00e7\u00f5es do LNNano, que devem ser entregues no final de setembro de 2014, permitir\u00e3o ao grupo utilizar cerca de 90% das ferramentas e processos compat\u00edveis com os da ind\u00fastria.<\/p>\n

Com forte apelo interdisciplinar, o grupo tem espa\u00e7o para projetos em Qu\u00edmica, F\u00edsica, Engenharia, entre outros, envolvendo parcerias com empresas e tamb\u00e9m projetos de estudantes de gradua\u00e7\u00e3o e de p\u00f3s-gradua\u00e7\u00e3o nessas \u00e1reas.<\/p>\n

* Sharma, R.; Bufon, C.C.B.; Grimm, D.; Sommer, R.; Wollatz, A.; Schadewald, J.; Thurmer, D.J.; Siles, P.F.; Bauer, M.; Schmidt, O.G. \u201cLarge-area Rolled-up nanomembrane capacitor arrays for electrostatic energy storage\u201d. Advanced Energy Materials, 4(9), 2014. DOI: 10.1002\/aenm.201301631<\/p>\n

** Bufon, C.C.B.; Gonzalez, J.D.C.; Thurmer, D.J.; Grimm, D.; Bauer, M.; Schmidt, O.G. \u201cSelf-Assembled Ultra-Compact Energy Storage Elements Based on Hybrid Nanomembranes\u201d. Nano Letters, 10, 2506-2510, 2010. DOI: 10.1021\/nl1010367<\/p>\n

Fonte<\/em>: LNNano<\/p>\n

Veja a not\u00edcia na \u00edntegra:\u00a0https:\/\/lnnano.cnpem.staging.wpengine.com\/blog\/nanomembranas-sao-aplicadas-em-dispositivos-ultracompactos\/<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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