Título: Um Microscópio de Varredura por Sonda para Aplicações Sensíveis ao Custo

Título alternativo: A Scanning Probe Microscope for Cost-Sensitive Applications

Autoria de: Vitor Barbosa Nunes Costa

Orientação de: Jenaina Ribeiro Soares

Presidente da banca: Jenaina Ribeiro Soares

Primeiro membro da banca: Danton Diego Ferreira

Segundo membro da banca: Daniel Augusto Pereira

Terceiro membro da banca: Daniel Furtado Leite

Palavras-chaves: Nanomateriais, Microscopia de Varredura por Sonda, Microscopia de Varredura por Tunelamento, Microscopia de Força Atômica, Projeto de Circuitos Eletrônicos

Data da defesa: 30/04/2021

Semestre letivo da defesa: 2020-2

Data da versão final: 09/06/2021

Data da publicação: 09/06/2021

Referência: Costa, V. B. N. Um Microscópio de Varredura por Sonda para Aplicações Sensíveis ao Custo. 2021. 104 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia de Controle e Automação Bacharelado)-Universidade Federal de Lavras, Lavras, 2021.

Resumo: Os nanomateriais bidimensionais são materiais de dimensionalidade reduzida, que apresentam frequentemente propriedades físicas bem diferentes daquelas observadas no material como sólido massivo. A caracterização dos nanomateriais é essencial para o desenvolvimento de novos dispositivos com aplicações nos mais diversos campos, da microeletrônica à bioquímica. Ela requer instrumentos específicos com resoluções que ultrapassem o limite óptico da difração, tais como os Microscópios de Varredura por Sonda (ou SPM do inglês emphScanning Probe Microscope). O custo elevado de tais equipamentos pode constituir um empecilho à realização de pesquisas e difusão das técnicas relacionadas. Desenvolve-se aqui um SPM para adquirir imagens de nanomateriais pelas técnicas de Microscopia de Força Atômica (ou emphAtomic Force Microscopy em inglês, com sigla AFM) e Microscopia de Varredura por Tunelamento (emphScanning Tunneling Microscopy - STM), levando em conta o fator de custo. São desenvolvidos circuitos e softwares, adaptando e aumentando soluções existentes para o emphhardware escolhido. São fornecidas e comparadas versões redundantes dos circuitos no intuito de ensejar liberdade de escolha a projetos futuros. O modo AFM funciona para aquisição de imagens topográficas preliminares, a terem sua qualidade melhorada em passos futuros. O modo STM funciona com consistência, e é capaz de resolver planos atômicos em amostras de grafite, bem como imagear outros materiais. O equipamento final é portátil, alimentado a baterias, e necessita apenas de uma sonda e um computador para produzir imagens de uma amostra.

Abstract: Bidimensional nanomaterials are materials of reduced dimensionality that often exhibit distinct physical properties from those observed in bulk form. The characterization of nanomaterials is essential for the development of novel devices with applications in various fields, from microelectronics to biochemistry. It requires specific instrumentation with resolution limits beyond those of light diffraction, such as Scanning Probe Microscopes (SPM). The high cost of these equipments might constitute a barrier to research and to the spread of related techniques. Here, a SPM for imaging nanomaterial topography through Atomic Force Microscopy (AFM) and Scanning Tunneling Microscopy (STM) is developed, considering the cost factor. Software and electronic circuits are produced, adapting and improving on existing solutions for the chosen hardware. Alternative versions of the circuits are provided and compared, in an effort to allow freedom of choice for future projects. The AFM mode works for preliminary imaging, to be improved in future steps. The STM mode works consistently, and is capable of resolving atomic planes in graphite samples, as well as imaging other materials. The final equipment is portable, battery-powered, and requires just a probe and a computer to produce images of a sample.

URI: sip.prg.ufla.br/publico/trabalhos_conclusao_curso/acessar_tcc_por_curso/
engenharia_de_controle_e_automacao/20202201610290

URI alternaviva: repositorio.ufla.br/handle/1/47486

Curso: G022 - ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO (BACHARELADO)

Nome da editora: Universidade Federal de Lavras

Sigla da editora: UFLA

País da editora: Brasil

Gênero textual: Trabalho de Conclusão de Curso

Nome da língua do conteúdo: Português

Código da língua do conteúdo: por

Licença de acesso: Acesso aberto

Nome da licença: Licença do Repositório Institucional da Universidade Federal de Lavras

URI da licença: repositorio.ufla.br

Termos da licença: Acesso aos termos da licença em repositorio.ufla.br

Detentores dos direitos autorais: Vitor Barbosa Nunes Costa e Universidade Federal de Lavras

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