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Guias e Dicas
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Nanopartículas e Nanafótons, Slides de Química Analítica

Nanopartículas e Nanofótons em Nanotecnologia

Tipologia: Slides

2020

Compartilhado em 29/05/2020

karolaine-albarnaz
karolaine-albarnaz 🇧🇷

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS
QMC 1095 - FUNDAMENTOS DE NANOTECNOLOGIA
Profº Sindy Raquel Krzyzaniak
NANOPARTÍCULAS E NANOFÓTONS
Juliana Kuntz
Karolaine Albarnaz
Santa Maria, RS
2017
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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA DEPARTAMENTO DE QUÍMICA CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM PROCESSOS QUÍMICOS QMC 1095 - FUNDAMENTOS DE NANOTECNOLOGIA Profº Sindy Raquel Krzyzaniak

NANOPARTÍCULAS E NANOFÓTONS

Juliana Kuntz Karolaine Albarnaz

Santa Maria, RS 2017

Histórico

2

No século IV,

uso de

nanopartículas

metálica

Vaso colorido de Lycurgus, utilizando nanopartículas

No século XVIII Surgiu a fotografia usando nanopartículas de prata sensíveis a luz

Em 1951 uso da Microscopia Eletrônica de Transmissão (MET) Nanopartículas de ouro vista por meio de uma MET

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015. Imagens disponível em: http://nanohoje.blogspot.com.br/2011/; https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Salvador- Bahia_(Terreiro_de_Jesus)_S%C3%A9_Catedral_1862.jpg; https://engenhariadesuperficies.wordpress.com/category/aplicacoes/; http://www.medicalexpo.com/pt/prod/hitachi-high-technologies/product-

4

Métodos de Síntese

Partícula obtida através do desgaste físico de um volume maior

Nanopartículas partem de precursores atômicos que se agregam para formar um cluster

Top-Down

Bottom-Up

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015.

5

Métodos de Síntese

Top-

Dowm

Desgaste

mecânico

Desgaste

mecânico

É utilizado na indústria na produção de novas ligas. A moagem é feita utilizando esferas de aço com uma energia alta, que possibilita a formação de nanopartículas.

Litografia^ Litografia

Utilizado na produção de materiais eletrônicos e ópticos. A 1ª etapa é o desgaste do resiste que se deposita sobre o substrato e a 2ª etapa é a irradiação do fotorresiste utilizando um polímero.

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015.

7

Métodos de Síntese

Bottom-Up

  • Aspectos fisíco-químicos da formação de nanopartóculas: São explicados pelos fenômenos de nucleação e crescimento.

ETAPAS

  • Aumento da concentração do monômero na solução até a supersaturação e início da formação dos núcleos;
  • Aumento da concentração do monômero na solução e a agregação do monômero no núcleo continua;
  • Estabilização da superfície das partículas resultantes por surfactantes.

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015.

8

Bottom-Up

Métodos de Síntese

  • Estabilidade de nanopartículas: Nanopartículas possuem uma grande área superficial e tendem a formar agregados, para minimizar a energia superficial.

Minimização

  • Repulsão eletrostática entre as partículas recobertas, efetivos em sistemas diluídos aquosos ou orgânicos polares;
  • Efeitos estéricos, ativos em sistemas aquosos, não aquosos e dispersões de alta concentração. DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015. Imagem disponível em: https://www.researchgate.net/figure/242673084_fig2_Fig-5-a-Agregado-esferico-de-nanoparticulas-de-cobalto- estabilizadas-con-acido-oleico

10

Bottom-Up

  • Redução metálica:
    • É a síntese mais comum utilizada para se obter suspensões coloidais de nanopartículas metálicas através da redução de sais.

Sais metálicos Surfactantes^

Agentes redutores

Utilizados como precursores metálicos, óxidos, nitratos, cloretos, acetato e acetilacetonas

Os mais utilizados são: HIDRETOS (Boroidreto de sódio, citratos, ácido ascórbico)

Métodos de Síntese

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015.

11

Métodos de Síntese

Bottom-Up

  • Redução metálica:
    • Para controlar melhor os processos obtidos por essa síntese, faz-se uso de NANORREATORES, como dendrímeros e poliamidomina (PAMAM). Vantagens
  • Estrutura e composição uniformes;
  • As nanopartículas ficam estabilizadas e encapsuladas no interior dos dendrímeros;
  • Não ocorre a formação de aglomerados;
  • Os grupos periféricos são adaptados para controlar a solubilidade, o que facilita a absorção. DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015.

Síntese de nanopartículas metálicas via redução por borohidreto no interior de um dendrímero.

Propriedades

Confinamento Quântico

Confinamento Quântico

Elétrons de condução aprisionados

Alterações no

bandgap

Alterações

nos níveis de

energia

eletrônicos

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015. 13

Propriedades

Alterações no bandgap

Alterações no bandgap

Nanopartículas

semicondutoras, devido à

diminuição do tamanho,

apresentam um aumento do

bandgap, produzindo

deslocamento eletrônicos em

frequências maiores.

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015. Imagem disponível em: http://licenciandoemquimica.blogspot.com.br/2013/11/por-que-usa-se-silicio-em-componentes.html 14

Propriedades

Bandas de condução^ Bandas de condução

Níveis discretos de energia

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015. (^16)

Propriedades

Propriedades Magnéticas^ Propriedades Magnéticas^

As nanopartículas

possuem apenas um

domínio, causado

pelas reduções

dimensionais

Superparamagnetismo^ Superparamagnetismo

São fortemente atraídos por um campo magnético, mas assim que esse campo é removido, sua magnetização volta ser zero, sem DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015^ apresentar magnetização residual Imagem disponível em: MARTINS, M., TRINDADE, T. Os nanomateriais e a descoberta de novos mundos na bancada do químico. Quim. Nova, Vol. 35, No. 7, 1434-1446, 2012. 17

Métodos de caracterização

Caracterização de

nanopartículas

Caracterização de

nanopartículas

Difração

de raios

X - DRX

Difração

de raios

X - DRX

Microscopia eletrônica de transmissão

  • MET

Microscopia eletrônica de transmissão

  • MET

Microscopia de força atômica - AFM

Microscopia de força atômica - AFM

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015. 19

Métodos de caracterização

Grau de cristalinidade

Grau de cristalinidade

Tamanho

de

cristalitos

Tamanho

de

cristalitos

Espaços entre os planos atômicos adjacentes

Espaços entre os planos atômicos adjacentes

Difração de raios X - DRX^ Difração de raios X - DRX

DA RÓZ, A. L.; LEITE, F. L.; FERREIRA, M.; OLIVEIRA JR. O.,N. Nanoestruturas: princípios e aplicações. 1ª Ed., Elsevier: Rio de Janeiro, 2015. 20