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Título: Microscópio de tunelamento por varredura: STM
Autor(es): Mitsuyasu, Airton Hitoshi
Ribeiro, Felipe da Silva
Martins, Luiz Davi Leitão
Orientador(es): Pichorim, Sérgio Francisco
Palavras-chave: Nanotecnologia
Tunelamento (Física)
Microscopia
Nanotechnology
Tunneling (Physics)
Microscopy
Data do documento: 4-Dez-2011
Editor: Universidade Tecnológica Federal do Paraná
Câmpus: Curitiba
Citação: MITSUYASU, Airton Hitoshi; RIBEIRO, Felipe da Silva; MARTINS, Luiz Davi Leitão. Microscópio de tunelamento por varredura: STM. 2011. [197] f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação) – Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2011.
Resumo: A nanotecnologia tem potencial para ser responsável pela próxima grande revolução tecnológica, já que pode ser empregada nas mais diferentes áreas do conhecimento. Segundo informações da Agência Brasil, o mercado brasileiro de produtos com base em nanotecnologias desenvolvidas originalmente no país, somou no ano passado cerca de R$ 115 milhões, posicionando o Brasil como responsável por 0,03% da produção mundial de nanotecnologia (AGÊNCIA BRASIL 2011). Esse projeto tem por objetivo desenvolver um microscópio de tunelamento por varredura (do inglês, Scanning Tunneling Microscope – STM) de baixo custo. A metodologia aplicada ao projeto é o modelo clássico, seguindo estes passos: referencial teórico, projeto, implementação e testes, sendo a parte crítica o teste do hardware. Durante o decorrer do projeto, faz parte da metodologia adotada a documentação dos passos e decisões tomadas para permitir a utilização e reaproveitamento do conhecimento técnico adquirido em projetos científicos posteriores. O microscópio foi constituído de quatro grandes módulos: o módulo que permite a detecção da corrente de tunelamento, o módulo de varredura da superfície, o módulo de digitalização e pré-processamento, e o módulo de processamento e geração de imagem. Esse sistema realiza a varredura com a sonda na superfície a ser analisada, e concomitantemente é realizada a detecção da corrente gerada por efeito túnel entre a superfície e a sonda. O sistema de controle é responsável pela varredura e correção da altura da sonda. O microcontrolador coleta e digitaliza as informações de posição no plano cartesiano (XY) e altura da sonda, e envia esses dados a um computador, onde o software desenvolvido no projeto gera as imagens a partir dos dados obtidos. Dessa forma o projeto tem como resultado um sistema que possui hardware, firmware e software específicos a essa aplicação, com custo total para compra cerca de 50% mais barato que um equipamento semelhante a este encontrado na Europa. Outro resultado é o auxílio à UTFPR no sentido de viabilizar a implantação de uma linha de pesquisa envolvendo nanotecnologia.
Abstract: Nanotechnology has the potential to be responsible for the next great technological revolution, since it acts in different areas of knowledge. According to Agência Brasil, the Brazilian market for products based on nanotechnologies originally developed in the country last year totaled about $115 million, placing Brazil as responsible for 0.03% of the world of nanotechnology (AGÊNCIA BRASIL 2011). This project aims to develop a scanning tunneling microscope at low cost. The methodology applied to the project is the classic model by following these steps: research, design, implementation and testing, in which hardware is a critical part. During its course, the methodology included a process of documenting the steps and decisions in order to allow the use and reuse of expertise acquired in subsequent scientific projects. The microscope is composed of four main modules: the module that allows the tunneling current’s detection, the surface scanning module, the discretization and pre-processing module, and the processing and imaging one. This system can perform a scan with a probe on the surface to be analyzed, which is held concurrently by detecting the current generated by tunnel effect between the surface and probe. The control system is responsible for scanning and correcting the probe height. The microcontroller collects and digitizes the position information (XY) and the probe’s height, and sends that data to the computer, where there is software that generates images from the data obtained. The final goal of this project is a system that has hardware, firmware and software specific to that application, with commercial value about 50% cheaper than similar to some equipment found in Europe. Another result to UTFPR was the first steps in order to enable some nanotechnology research to take place at the university.
URI: http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/8457
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