Estudo de propriedades elétricas de nanotubos de carbono e monocamadas de ácido retinóico por microscopia de varredura por sonda

• Ano de defesa: 2016
• Autor(a) principal: Karolline Aparecida de Souza Araujo
• Orientador(a): Bernardo Ruegger Almeida Neves
• Banca de defesa: Gustavo Almeida Magalhaes Safar, Eduardo Jorge da Silva Fonseca, Helio Chacham, Benjamin Fragneaud
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
• Palavras-chave em Português: Física
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-AA8G5X

Nesta tese foram apresentados estudos dos mecanismos de transferência de cargas entre nanotubos de carbono de parede simples (SWNT) e a resposta elétrica foto-assistida de monocamadas de Ácido Retinóico (RA) auto-construídas sobre o grafite. Para tanto, o emprego das várias técnicas da Microscopia de Varredura por Sonda (SPM) juntamente com a Espectroscopia Óptica (Fotoluminescência e Raman) e cálculos teóricos possibilitaram o estudo detalhado das propriedades físicas investigadas. A transferência de carga entre SWNTs crescidos sobre óxido de Si foi estudada em função da natureza elétrica do nanotubo (metal ou semicondutor) e da distância de separação entre os mesmos. A caracterização morfológica, o corte e a nanomanipulação dos SWNTs foi realizado via Microscopia de Força Atômica (AFM). As medidas de Microscopia de Força Elétrica (EFM) possibilitaram o estudo da transferência de carga. Os resultados mostraram que existem dois mecanismos possíveis de transferência: um direto, via tunelamento conforme a teoria de Fowler-Nordheim (FN) e o indireto (hopping), mediado por grupos funcionais químicos adsorvidos no óxido de Si. Ambos os mecanismos dependem da natureza elétrica e da separação catodo/anodo: tunelamento direto domina o processo de transferência de carga entre SWNTs metálicos, especialmente para longas distâncias, enquanto que ambos os mecanismos competem entre si para SWNTs semicondutores, prevalecendo um sobre o outro dependendo da separação catodo/anodo. O modelo fenomenológico geral proposto, que leva em conta os dois processos físicos possíveis de transferência de carga entre os tubos, ajustou em boa concordância os resultados experimentais apresentados. Finalmente, um importante carotenóide foi estudado. O RA é uma molécula orgânica semicondutora opticamente ativa na região do visível com a metade do comprimento do famoso carotenóide denominado Beta Caroteno. A auto-construção de monocamadas altamente ordenadas do RA sobre o grafite foi demostrada. Através do AFM foi possível observar que as moléculas se alinham paralelamente ao grafite com uma periodicidade de 2.7nm. Esse ordenamento também foi verificado no estudo da eficiência de emissão da monocamada em função da temperatura. As medidas de EFM foto-assistidas sugeriram uma dopagem do grafite quando decorado com as moléculas. Tal resultado foi confirmado pelas medidas de espectroscopia Raman que indicaram uma dopagem do tipo p da ordem de no grafeno. Os cálculos teóricos realizados corroboraram com os resultados experimentais encontrados.