Tema: Tópicos Avançados em Síntese e Aplicações de Novos Materiais Nanoestruturados.

Ementa: Nesta disciplina serão abordadas técnicas avançadas de fabricação e caracterização de materiais nanoestruturados de 0, 1, 2 e 3 dimensões: nanopartículas e pontos quânticos, nanotubos e nanofios, filmes finos e ultrafinos, materiais híbridos e compósitos nanoestruturados, com especial atenção para aplicações práticas destes materiais. Serão apresentados conceitos básicos de nanotecnologias, abordagens alternativas: top-down e bottom-up, energia superficial e fenômenos relacionados à curvatura da superfície. Nanotubos de carbono e folhas de grafeno: propriedades básicas. Tipos de ligações em carbono e outras nanoformas de carbono. Métodos básicos de síntese (CVD catalítico, arco, laser). Técnicas de caracterização, manipulação, purificação e funcionalização. Em aulas práticas no CCSNano serão apresentadas com maior detalhamento as novas técnicas de fabricação e caracterização dos nanomateriais: microfluidização para esfoliação dos materiais lamelares, microfluídica para sínteses de nanopartículas e clusters, uso de microondas para processos ultrarrapidos de grafitização e formação de nanopartículas, fragmentação por ultrassom, eletrofiação para fabricação de nanofios funcionalizados, filtração e infusão a vácuo, fabricação de filmes finos por blade coating, litografia por ponta de prova térmica, formação de materiais compósitos a partir de materiais nanoestruturados. Aulas práticas para demonstração e treinamento em técnicas de síntese e análise de nanoestruturas e nanodispositivos (CVD, FIB, SEM, Raman, AFM, XPS, FTIR, Ponta térmica (NanoFrazor), medidas elétricas de 2 e 4 terminais, medidas de condutividade térmica em filmes na direção lateral e normal.

Bibliografia: 1. G. Cao. Nanostructures and nanomaterials, Imperial College Press, London, 2004. 2. C. P. Poole, F. J. Owens, Introduction to nanotechnology, J. Wiley, N.Jersey, 2003. 3. Nanofabrication using focused ion and electron beams. Eds. I. Utke et al. Oxford University Press. 2012 4. S.M. Lindsay. Introduction to Nanoscience. Oxford Univ. Press. 2010. 5. Microfabrication for Microfluidics. S. J. John Lee, N. Sundararajan. Artech House, 2010.

Conteudo Programático: Técnicas de síntese. Mecanismos de nucleação e crescimento. Conceitos básicos de nanotecnologias, abordagens alternativas: top-down e bottom-up, energia superficial e fenômenos relacionados à curvatura da superfície. Técnicas de caracterização, manipulação, purificação e funcionalização. Materiais de interface térmica: conceitos, métodos de fabricação e caracterização, aplicações em dispositivos eletroeletrônicos. Materiais nanoporosos, Materiais de interface térmica: conceitos, métodos de fabricação e caracterização, aplicações em dispositivos eletroeletrônicos. Aulas práticas no CCSNano: novas técnicas de fabricação e caracterização dos nanomateriais: microfluidização para esfoliação dos materiais lamelares, microfluídica para sínteses de nanopartículas e clusters, uso de microondas para processos ultrarrapidos de grafitização e formação de nanopartículas, fragmentação por ultrassom, eletrofiação para fabricação de nanofios funcionalizados, filtração e infusão a vácuo, fabricação de filmes finos por blade coating, litografia por ponta de prova térmica, formação de materiais compósitos a partir de materiais nanoestruturados. Aulas práticas para demonstração e treinamento em técnicas de síntese e análise de nanoestruturas e nanodispositivos (CVD, FIB, SEM, Raman, AFM, XPS, FTIR, Ponta térmica (NanoFrazor), medidas elétricas de 2 e 4 terminais, medidas de condutividade térmica em filmes na direção lateral e normal. Aplicações em nanoeletrônica, sensores químicos, físicos e biológicos, em emissores de campo e em materiais compósitos em especial para aplicações térmicas.
Obs.: As aulas práticas serão realizadas nos laboratórios do CCSNano

Conteudo Programático em Inglês: Synthesis techniques. Nucleation and growth mechanisms. Basic concepts of nanotechnologies, alternative approaches: top-down and bottom-up, surface energy and phenomena related to surface curvature. Characterization, manipulation, purification, and functionalization techniques. Thermal interface materials: concepts, manufacturing and characterization methods, applications in electronic devices. Nanoporous materials, thermal interface materials: concepts, manufacturing and characterization methods, applications in electronic devices. Practical classes at CCSNano: new techniques for the fabrication and characterization of nanomaterials: microfluidization for the exfoliation of lamellar materials, microfluidics for nanoparticle and cluster synthesis, use of microwaves for ultra-fast graphitization processes and nanoparticle formation, ultrasound fragmentation, electrospinning for the fabrication of functionalized nanowires, vacuum filtration and infusion, fabrication of thin films by blade coating, lithography by thermal probe tip, formation of composite materials from nanostructured materials. Practical classes for demonstration and training in techniques for the synthesis and analysis of nanostructures and nanodevices (CVD, FIB, SEM, Raman, AFM, XPS, FTIR, Thermal Probe (NanoFrazor), 2- and 4-terminal electrical measurements, thermal conductivity measurements in films in lateral and normal directions. Applications in nanoelectronics, chemical, physical, and biological sensors, in field emitters, and in composite materials, especially for thermal applications. Note: The practical classes will be held in the CCSNano laboratories.

Conteudo Programático em Espanhol: Técnicas de síntesis. Mecanismos de nucleación y crecimiento. Conceptos básicos de nanotecnologías, enfoques alternativos: de arriba hacia abajo y de abajo hacia arriba, energía de superficie y fenómenos relacionados con la curvatura de la superficie. Técnicas de caracterización, manipulación, purificación y funcionalización. Materiales de interfaz térmica: conceptos, métodos de fabricación y caracterización, aplicaciones en dispositivos electrónicos. Materiales nanoporous, materiales de interfaz térmica: conceptos, métodos de fabricación y caracterización, aplicaciones en dispositivos electrónicos. Clases prácticas en CCSNano: nuevas técnicas para la fabricación y caracterización de nanomateriales: microfluidización para la exfoliación de materiales laminares, microfluídica para la síntesis de nanopartículas y cúmulos, uso de microondas para procesos de grafitización ultrarrápida y formación de nanopartículas, fragmentación por ultrasonido, electrospinning para la fabricación de nanohilos funcionalizados, filtración al vacío e infusión, fabricación películas finas por deposición por capa atómica, litografía por punta de prueba térmica, formación de materiales compuestos a partir de materiales nanoestructurados. Clases prácticas para demostración y entrenamiento en técnicas de síntesis y análisis de nanoestructuras y nanodispositivos (CVD, FIB, SEM, Raman, AFM, XPS, FTIR, punta térmica (NanoFrazor), medidas eléctricas de 2 y 4 terminales, medidas de conductividad térmica en películas en dirección lateral y normal. Aplicaciones en nanoelectrónica, sensores químicos, físicos y biológicos, en emisores de campo y en materiales compuestos, especialmente para aplicaciones térmicas. Observación: Las clases prácticas se realizarán en los laboratorios del CCSNano.

Forma Avaliação: Os alunos serão avaliados por meio de: i) participação em aula (50%); ii) apresentação de um trabalho/projeto ao final do semestre (50%).