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metadata.dc.type: Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação
Title: Caracterização de Nanofios de ZnO sintetizados pelo método de oxidação térmica
metadata.dc.creator: CAMPOS, Alex da Cunha
metadata.dc.contributor.advisor1: PASCA, Gabriel Adolfo Cabrera
Issue Date: 26-Jun-2019
Citation: CAMPOS, Alex da Cunha. Caracterização de Nanofios de ZnO sintetizados pelo método de oxidação térmica. Orientador: Gabriel Adolfo Cabrera Pasca. 2019. 58 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Licenciatura em Física) – Faculdade de Ciências Exatas e Tecnologia, Campus Universitário de Abaetetuba, Universidade Federal do Pará, Abaetetuba, 2019. Disponível em:. Acesso em:.
metadata.dc.description.resumo: O estudo de métodos de síntese e das propriedades físicas de óxidos de metais de transição nanoestruturados tem atraído grande interesse em pesquisa científica fundamental devido às potenciais aplicações tecnológicas. Dentre as várias abordagens de crescimento, o procedimento de oxidação térmica é considerado um método simples, eficiente e rápido que permite a obtenção de arranjos micro e nanoestruturados com tamanho e morfologia controlados. Em particular, a ocorrência de nanoestruturas alongadas (com comprimentos maiores que 10 μm e diametros menores que 100 nm) é pouco mencionada na literatura quando este metódo é usado. Neste estudo, nanofios de Óxido de Zinco (ZnO) foram obtidos a partir da oxidação térmica de placas de Zinco Metálico (Zn) em temperaturas acima do ponto de fusão do metal (TF ~ 420 ºC). A caracterização estrutural, morfológica e da composição elementar foi feita através das técnicas de Difração de Raios-X (DRX), Microscopia Eletrônica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva (EDS), respectivamente. Realizou-se também medidas de Espectroscopia de Correlação Angular γ-γ Perturbada (CAP) com o intuito de se obter informações relacionadas aos defeitos e impurezas nas amostras sintetizadas. Especificamente, para a amostra submetida a temperatura de 620 ºC, com taxa de aquecimento de 20 ºC min-1, observou-se o crescimento de nanofios longos com diâmetro médio de 74 nm, comprimentos de ~ 60 μm e alta densidade populacional. Os resultados obtidos a partir do aquecimento de outras amostras em diferentes taxas de aumento de temperatura indicam que este parâmentro é determinante no ajuste da morfologia, tamanho e densidade dos nanofios de ZnO. O mecanismo de crescimento dessas nanoestruturas alongadas é atribuido tanto aos processos de difusão induzidos por estresse quanto a dinâmica vapor-sólido da atmosfera rica em moléculas de zinco. As Medidas DRX mostram padrões para ZnO e Zn metálico com orientação preferencial, enquanto que as medições de CAP usando o 111In(111Cd) indicam que os nucleos de prova substituem apenas as posições cristalográficas do Zn no zinco métalico (orientado preferencialmente). Em amostras aquecidas à 820 e 1000 ºC, o DRX exibe apenas um padrão de ZnO. Em contrapartida, os espectros de CAP continuam mostrando núcleos de prova apenas em sítios metálicos de Zn, indicando a presença de regiões finas de Zn altamente orientadas confinadas entre grãos de ZnO, mesmo após longos périodos de oxidação. Estes resultados mostram um forte potencial da espectroscopia de Correlação Angular γ-γ Perturbada para revelar regiões metálicas confinadas e sua orientação na matriz de óxidos, mesmo quando sua concentração é extremamente pequena para que o DRX seja capaz de detectá-las.
Abstract: The study of synthesis methods and physical properties of nanostructured transition metal oxides has attracted great interest in fundamental scientific research due to it’s potential technological applications. Among the various growth approaches, the thermal oxidation procedure is considered a simple, efficient and fast method that allows the obtaining of micro and nanostructured arrangements with controlled size and morphology. In particular, the occurrence of elongated nanostructures (with lengths greater than 10 μm and diameters less than 100 nm) is little mentioned in the literature when this method is used. In this study, long zinc oxide (ZnO) nanowires were obtained from the thermal oxidation of zinc metal plates (Zn) at temperatures above the melting point of the metal (TF ~ 420 ° C). The structural, morphological and elementar-composition characterization was performed through X-ray Diffraction (XRD), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Dispersive Energy Spectroscopy (EDS) techniques, respectively. Measurements of γ-γ Perturbed Angular Correlation Spectroscopy (PAC) were also carried out to obtain information related to the defects and impurities in the synthesized samples. Specifically, for a sample submitted the a temperature at 620 ºC with a heating rate of 20 ºC min-1 the growth of long nanowires with a mean diameter of 74 nm, lengths of ~ 60 μm and high population density was observed. The results obtained from the heating of other samples at different rates increase of temperature indicate that this parameter is determinant in the adjustment of the morphology, size and density of ZnO nanowires. The growth mechanism of these elongated nanostructures is attributed to both by stress-induced diffusion processes and the vapor-solid dynamics of the atmosphere rich in zinc molecules. XRD measurements show patterns for ZnO and metalic Zn with preferred orientation, whereas PAC measurements using 111In(111Cd) indicate that the probe nuclei replace only the Zn crystallographic positions on metal zinc (oriented preferably). In samples heated to 820 and 1000 ° C, the DRX exhibits only a ZnO pattern. In contrast, PAC spectra continue to showing probe nuclei only at metalic Zn sites, indicating the presence of highly oriented Zn fine regions confined betwen ZnO grains, even after long periods of oxidation. These results show a strong potential of perturbed γ-γ Angular Correlation spectroscopy to reveal confined metalic regions and their orientation in the oxides matrix even when their concentration is extremely small for that XRD is able to detect them.
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Keywords: Metais de transição
Oxidação térmica
Nanofios de ZnO
Óxido de zinco
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.source: 1 CD-ROM
Appears in Collections:Curso de Física - CABAE

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