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Tipo do documento: Projeto de Pesquisa
Título: Mackgrafe : centro de pesquisas avançadas em grafeno e nanomateriais (grafeno: fotônica e opto-eletrônica, colaboração upm-nus)
Autor: Souza, Eunezio Antonio De
Resumo: O objetivo deste projeto é explorar as propriedades ópticas de Grafeno tanto do ponto de vista de pesquisa básica quanto do aplicada com a finalidade de desenvolver tecnologia que possa, de fato, ser comercializada, e de formar recursos humanos altamente qualificados. A fotônica e a opto-eletrônica do Grafeno não foram amplamente estudadas uma vez que a maior parte dos pesquisadores nesse campo tem se focado nos aspectos de transporte eletrônico e espectroscopia Raman. Entretanto, como sublinhado acima, esse é um campo que tem largo impacto cientifico e tecnológico e é um nicho de pesquisa onde a colaboração UPM e NUS pode ter, realisticamente dentro do contexto brasileiro, um impacto mundial. O sucesso desse projeto depende fundamentalmente da ampla disponibilidade de amostras de Grafeno em substratos apropriados, com baixa resistência elétrica e alta transparência óptica, e em escalas de tamanho compatíveis com dispositivos fotônicos, ópticos, e opto-eletrônicos. Portanto, o projeto prevê o desenvolvimento de metodologias de crescimento, síntese, e transferência do Grafeno para diversos substratos, além de sua funcionalização química. A resposta óptica do Grafeno puro, ou modificado quimicamente, pode ser classificada em termos de sua transparência óptica e resistência elétrica. Enquanto o Grafeno puro e neutro tem uma absorção de 2,3% praticamente independente da frequência da luz, o Grafeno carregado eletricamente através de um campo elétrico transversal ("gating" ) pode variar consideravelmente a sua absorção entre o infravermelho e o ultra-violeta, devido ao fenômeno de "bloqueio de Pauli" . Esse efeito acontece porque o Grafeno é um semi-metal, sem gap, e portanto pode absorver em qualquer frequência, em contraste com semicondutores onde a frequência da luz tem que ser maior que a energia do gap. Se através do "gating" o potencial químico, EF, é tirado da neutralidade, a luz só pode ser absorvida se a frequência da luz for maior que 2 Ef/h. Esse método, não introduz desordem no sistema, isto é, mantém a resistência elétrica constante, mas altera a transparência. Alternativamente, funcionalização química pode ser usada para produzir regiões condutoras e isolantes, como no caso da hidrogenação reversível, alterando também a absorção óptica local. Nesse caso, tanto a transparência quanto a resistência elétrica são alteradas. É também bem sabido que o Grafeno tem suas propriedades ópticas modificadas por deformação mecânica aplicada sem afetar a resistência da amostra. Uma vez que o Grafeno é capaz de suportar deformações estruturais de até 20%, é possível uma modificação enorme das propriedades ópticas com deformação mecânica aplicada. Nesse projeto, dois tipos de procedimentos serão usados para criar filmes transparentes condutores: esfoliação mecânica e crescimento por deposição de vapor químico (CVD). O método de esfoliação química é bem conhecido e pode ser usado em aplicações imediatamente. Esperamos desenvolver essa tecnologia rapidamente e produzir os primeiros protótipos de dispositivos opto-eletrônicos no terceiro ano do projeto. Também desenvolveremos uma infraestrutura de crescimento de larga escala (> 1 cm2) usando ICP-CVD ("inductive coupled plasma chemical deposition"). Esse Grafeno de larga escala vai nos possibilitar trabalhar numa larga faixa de frequências, do terahertz ao ultravioleta, e ao mesmo tempo utilizar a funcionalização química (hidrogenação ou fluorenização) para modificar suas propriedades fisico-químicas. Nosso objetivo é ter controle do processo de crescimento via CVD no terceiro ano do projeto e os primeiros protótipos baseados nessa tecnologia no ano final do projeto.
Palavras-chave: grafeno;  nanomateriais;  carbono;  comunicaçoes ópticas;  grafite;  lasers
Instituição: Instituto Presbiteriano Mackenzie
Departamento: Laboratorio de Fotônica
URI: http://dspace.mackenzie.br/handle/10899/14550
Data de defesa: 8-Mai-2016
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