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Tipo: Dissertação
Título: Funcionalização de multicamadas de grafeno com plasmas frios usando diferentes misturas gasosas
Autor: MACHUNO, Luis Gustavo Baptista
Primeiro orientador: GELAMO, Rogério Valentim
Resumo: O presente trabalho tem por objetivo a investigação das modificações induzidas plasma de diversas misturas gasosas em multicamadas de grafeno (multilayer graphene - MLG). Para isto foram utilizados alguns métodos de análises que possibilitaram identificar modificações na morfologia de sua superfície (Microscopia óptica, Microscopia de Força Atômica – MFA e Microscopia Eletrônica de Varredura - MEV), análises químicas e da estrutura cristalográfica (Espectroscopia Raman e Difração de Raios-X - XRD) e sua composição química (Espectroscopia de Fotoelétrons excitados por Raios-X - XPS). As principais alterações observadas foram na morfologia das superfícies das amostras, já que o tratamento a plasma promoveu a corrosão das bordas dos flocos de MLG, aumentando a rugosidade em mais de 5% para o tratamento com dióxido de carbono. Resultados obtidos em espectroscopia Raman indicaram um aumento do número de defeitos na estrutura do grafeno. A composição elementar obtida por espectroscopia XPS indicou pequena incorporação de oxigênio (1,55% para tratamento com dióxido de carbono) e nitrogênio (0,4% para tratamento com nitrogênio) na amostra, caracterizando assim a dopagem do grafeno. A estrutura cristalina apresentou pequena variação nas dimensões das células unitárias, comprovando que após o tratamento a estrutura das amostras não foram descaracterizadas significativamente. As medidas de resistividade mostraram aumento de 0,8x10-3 Ω.cm (eletrodo puro) para 3,1x10-3 Ω.cm (tratado CO2), modificação causada por defeitos inseridos nos MLG’s. Os tratamentos aqui descritos promoveram a criação de sítios ativos por inserção de átomos/íons que atuam como dopantes na rede cristalina. Estes sítios podem ser explorados para a construção de sensores e compostos biocompatíveis ou bioativos. O uso de plasma reativo aqui proposto permite uma modificação do grafeno a um custo relativamente baixo com processo realizado em menores tempos comparados a processos químicos tradicionais.
Resumo: This work aims to investigate the changes in multilayer graphene (MLG) induced by reactive plasmas of various gaseous mixtures. For this, some analytical methods were used to identify changes in surface morphology (optical microscopy, atomic force microscopy – AFM and scanning electron microscopy - SEM), chemical analysis and crystallographic structure (Raman spectroscopy and X-ray diffraction) and elemental composition (X-ray photoelectron spectroscopy). The main changes observed were in surface morphology. The plasma treatment induced the border corrosion in the MLG flakes, contributing significantly to increase the roughness by more than 5% with CO2 treatment. The elemental composition obtained by XPS showed small incorporation of oxygen (1.55% CO2 treatment) and nitrogen (0.4% N2 treatment), indicating a successful graphene doping. The crystalline structure presented small variation in the dimensions of the unit cells, indicating not significant modification by plasma treatment. An increase the electrical resistivity increased (0.8x10-3 Ω.cm - pristine pellets to 3.1x10-3 Ω.cm - pellet treated with CO2 plasma), caused by defects induction in MLG samples. These treatments create active sites by atom/ion insertion acting as dopants in crystalline structure. Therefore, active sites created by plasma treatment can be explored to develop sensors and biocompatible or bioactives compounds. The use of reactive plasma here proposed can optimize the graphene functionalization at relatively low cost and less time of treatment compared with traditional chemical process currently worldwide used.
Palavras-chave: Grafeno.
Tratamento a plasma.
PECVD.
Funcionalização.
Dopagem.
Graphene.
Plasma treatment.
PECVD.
Graphene doping.
Área do CNPQ: Química
Idioma: por
País: Brasil
Editora / Evento / Instituição: Universidade Federal do Triângulo Mineiro
Sigla da instituição: UFTM
Departamento: Instituto de Ciências Biológicas e Naturais - ICBN
Programa: Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Biociências Aplicadas
Citação: MACHUNO, Luis Gustavo Baptista. Funcionalização de multicamadas de grafeno com plasmas frios usando diferentes misturas gasosas. 2017. 101f. Dissertação (Mestrado em Biociências Aplicadas) - Programa de Pós-Graduação Interdisciplinar em Biociências Aplicadas, Universidade Federal do Triângulo Mineiro, Uberaba, 2017.
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Endereço da licença: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
Data do documento: 7-Jul-2017
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