Nanomateriais, nanociência e nanotecnologia

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Nanomateriais, nanociência e nanotecnologia by Mind Map: Nanomateriais, nanociência e nanotecnologia

1. Síntese de Nanopartículas em Solução

1.1. Métodos de combinação direta e métodos básicos em soluções

1.1.1. são os mais utilizados para gerar sólidos inorgânicos

1.1.2. Métodos de combinação direta

1.1.2.1. não formam bem as nanopartículas. Reagentes tendem a ser maiores do que as nanopartículas

1.1.2.2. temperaturas elevadas causam crescimento e granulação das partículas durante a reação, resultando em cristais de tamanhos grandes.

1.2. Reações em baixas temperaturas, minimizam o crescimento de partículas

1.3. Etapas de produção de partículas em solução:

1.3.1. Solvatação dos reagentes e aditivos

1.3.2. Formação de núcleo sólido e estável a partir da solução

1.3.3. Crescimento das partículas sólidas pela incorporação de material até que os reagentes tenham sido consumidos

1.3.4. Estágio de cristalização a partir das soluções:

1.3.4.1. Nucleação

1.3.4.2. Crescimento

2. Diferenças entre as técnicas em fase vapor e em solução

2.1. Em solução, pode-se adicionar estabilizantes de uma maneira direta e controlada

2.2. Em fase vapor, tensoativos e estabilizantes não podem ser adicionados. Sem estabilizantes, as nanopartículas tendem a se aglomerar em partículas maiores.

3. Síntese usando materiais estruturados, suportes e substratos

3.1. durante o crescimento do filme fino, o agente externo é um substrato.

3.2. Reatores nanométricos

3.2.1. o tamanho final da partícula fica limitado pelo tamanho do reator

3.2.2. miscela reversa - síntese

3.2.2.1. é uma dispersão de duas fases de líquidos imiscíveis.

3.2.2.2. a inclusão de tensoativo anfipáticas a fase aquosa, estabiliza sob a forma de esferas dispersas com tamanho determinado.

3.2.2.3. o tamanho das partículas cristalinas é limitado pelo volume da micela, o qual pode ser controlado em escala nanométrica.

3.3. Deposição de vapor físico

3.3.1. o vapores são direcionados a um substrato sólido onde ele cristaliza.

3.3.2. é um método que permite a deposição de camadas atômicas simples de maneira controlada sobre um substrato

3.3.3. epitaxia de feixe molecular: técnica de ultra-vácuo para o crescimento de finos filmes epitaxiais.

3.3.4. Homoepitaxia: crescimento epitaxial de um filme fino de um material sobre um substrato do mesmo material.

3.3.5. Hetereopitaxia: crescimento epitaxial de um filme fino de um material sobre um substrato de um material diferente.

3.4. Deposição de vapor químico

3.4.1. As espécies químicas são liberadas para um substrato, onde se depositam como uma monocamada.

4. Automontagem e fabricação de baixo-para-cima

4.1. Automontagem

4.1.1. interação covalente de duas ou mais subunidades moleculares para formar um agregado com novas estruturas e propriedades

4.1.2. os componentes para automontagem precisam ser móveis

4.2. Automontagem estática

4.2.1. vai ocorrer em sistema equilibrado, como um cristal líquido

4.3. Automontagem dinâmica

4.3.1. ocorre em sistema que esta dissipando energia, como uma reação química oscilante

4.4. Automontagem por molde

4.4.1. ocorre em sistema que se organiza baseando-se nas interações entre seus componentes

4.5. Automontagem biológica

4.5.1. ocorre em sistemas que envolve a vida, como células e os tecidos

5. Nanocompósitos poliméricos

5.1. são feitos de nanopartículas dispersas numa matriz polimérica

5.2. Silanos (análogo do metano, mas derivado do silício)

5.2.1. utilizado para controlar o estado de dispersão e a natureza das ligações entre nanopartícula e a matriz.

5.2.2. Ajustam as propriedades da superfície da carga, fazendo com que as nanopartículas se acoplem a matriz polimérica

5.2.3. podem atuar também como tensoativos

5.2.3.1. reduz a energia superficial da carga para impedir a aglomeração e promover a dispersão.

5.3. Tamanho e dispersão da partícula, interações de contato entre a nanopartícula e o polímero, são responsáveis por controlar a tensão e a dureza dos nanocompósitos.

6. Nanomateriais

6.1. materiais entre 1 e 100 nm

7. Propriedades ópticas dos nanomaterias

7.1. Nanopartículas semicondutoras

7.1.1. possuem propriedades ópticas

7.1.2. chamadas de pontos quânticos

7.1.3. separação energética e níveis de energia dos elétrons, definem as propriedades dos pontos quânticos

7.1.4. Transições interbandas

7.1.4.1. transições dos elétrons entre a banda de valência (HOMO) e a banda de condução (LUMO)

7.1.4.2. controla a luminescência dos pontos quânticos

7.1.4.3. o tamanho dos pontos quânticos proporciona a separação entre as bandas

7.1.5. são utilizados como cromóforos para biomarcadores.

7.1.5.1. pontos quânticos de tamanho diferentes, são utilizados como referência para detectar diferentes analitos biológicos.

7.2. Nanopartículas metálicas

7.2.1. possuem efeito óptico devido ao efeito eletrodinâmico

8. Nanociência

8.1. estuda as propriedades dos materiais entre 1 e 100 nm

9. Nanotecnologia

9.1. vários procedimentos para manipular os materiais entre 1 e 100 nm e produzir sistemas em escala nanométrica

10. Métodos de Caracterização das Nanopartículas

10.1. Microscopia de varredura

10.1.1. por meio da sonda física e sensível, ocorre a formação de uma imagem tridimensional da superfície dos materiais

10.1.2. * microscopia de tunelamento por varredura * microscopia de força atômica

10.1.3. técnica da microscopia eletrônica

10.1.3.1. elétrons são utilizados para obtenção de imagens.

10.1.4. A MEV forma imagens de amostras opacas aos eletrons (vantagem da MEV sobre a MET)

10.1.5. amostras de MEV precisam ser condutoras

10.1.6. amostras não-condutoras devem ser recobertas com uma fina camada de metal (ouro ou alumínio).

11. Fabricação de cima-para-baixo e de baixo-para-cima

11.1. 2 técnicas para fabricar entidades nanométricas

11.1.1. esculpir padrões nanométricos em um objeto de escala macroscópica

11.1.1.1. abordagem de cima-para-baixo

11.1.2. construir grandes objetos controlando o arranjo das suas partes componentes de escala menor

11.1.2.1. abordagem baixo-para-cima

11.1.2.1.1. um dos métodos mais utilizados para preparar nanomateriais

12. Síntese de Nanopartículas em Fase Vapor

12.1. técnicas alternativas para a síntese de nanopartículas

12.2. o vapor precisa estar super saturado

12.3. usado para produzir sílica em pó nanométricom

13. Materiais em camadas artificiais

13.1. Materiais bidimensionais

13.1.1. materiais de comprimentos macroscópicos em duas dimensões e comprimento nanométrico em uma terceira dimensão.

13.2. métodos de processamento de filmes finos permitem o depósito de filmes com apenas uma camada atômica de espessura.

13.3. A variação da deposição dos tipos de camadas atômicas, controla o crescimento em uma escala sub-nanométrica.

14. Nanomateriais bioinorgânicos

14.1. Fenômenos biológicos: respiração, condensação do ADN operam em escala nanométrica

14.2. Biomimética: é o mimetismo (adaptação) dos sistemas biológicos

14.3. Materiais bioinorgânicos

14.3.1. materiais que fazem a ponte entre materiais inorgânicos de estado sólido e as células vivas

14.4. Nanomateriais naturais e artificiais: biomimética

14.4.1. materiais biológicos usados como moldes para planejar nanomateriais inorgânicos que vão imitar a estrutura de materiais naturais

14.5. Bionanocompósitos

14.5.1. biomateriais degradáveis formados por compostos orgânicos e inorgânicos

14.5.2. usados como sítio da proteína para ligar esta proteína a nanopartículas