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Nanocones de carbono podem prolongar vida de pontas de microscópio – Nature Scientific Reports

Nanocones podem prolongar vida de ponta de microscópio

Publicado em Scientific Reports by Nature Inc.

Publicado na edição 5 de uma das revistas do prestigiado grupo Nature, esse artigo apresenta a execução experimental e detalhes de simulação computacional de um método que promete prolongar a vida de pontas de microscópios de força atômica.

Cano-Marquez, Abraham G, Schmidt, Wesller G, Ribeiro-Soares, Jenaina, Cançado, Luiz Gustavo, Rodrigues, Wagner N, Santos, Adelina P, Furtado, Clascidia A, Autreto, Pedro AS, Paupitz, Ricardo, Galv~ao, Douglas S, others (2015): Enhanced Mechanical Stability of Gold Nanotips through Carbon Nanocone Encapsulation. Em: Nature Scientific reports, 5 , 2015.

Geralmente utilizados por algumas semanas, essas pontas, muito úteis para “visualização” de superfícies (ver Figura abaixo), podem se quebrar facilmente por qualquer mínimo descuido em seu uso ou mesmo por processos químicos inerentes ao processo de medida.

(A) SEM image of an Au@CNC tip glued into a tuning fork for AFM measurements; (B,C) Raw AFM topography images of single wall carbon nanotubes on a glass cover slip; (D) Height profile along the blue dashed line in (C), showing lateral resolution better than 14 nm.

(A) SEM image of an Au@CNC tip glued into a tuning fork for AFM measurements; (B,C) Raw AFM topography images of single wall carbon nanotubes on a glass cover slip; (D) Height profile along the blue dashed line in (C), showing lateral resolution better than 14 nm.

Assim, neste trabalho, propomos e realizamos experimentalmente, a inclusão de pequenos cones formados por carbono, conehcido por nanocones (em alusão a sua dimensão naométrica) para proteger tais pontas.

(A) One isolated MWCNC on Si substrate; (B-D) Approaching and soldering MWCNC on a gold tip; (E, F) Zoom-out views showing the Au nanotip on a larger scale; In (F) the nanocone is no longer seen.

(A) One isolated MWCNC on Si substrate; (B-D) Approaching and soldering MWCNC on a gold tip; (E, F) Zoom-out views showing the Au nanotip on a larger scale; In (F) the nanocone is no longer seen.

Os resultados obtidos por simulação computacional (veja Figura abaixo) apresentam que os nanocones bloqueam o deslizamento de planos das pontas de ouro, impedindo sua deformação e permitindo o seu uso por um período de meses. Os nanocones também pouco atrapalham na aquisição de imagens e protegem as pontas inclusive de processos oxidativos ou de outra natureza.

Molecular dynamics simulations of pushing a bare and an encapsulated (Au@CNC) gold tips against a solid substrate.

The red (bare tip) and black (encapsulated tip) curves show the stress-strain (experienced by the gold tip) as a function of simulation time. Top and bottom insets are representative snapshots of the moments indicated in the black and red curves, respectively. The shaded area refers to the moment where the tip starts to be retracted.

Esse trabalho representa um grande avanço na área experimental e devem ter implicação direta no uso das pontas AFM.

Gostaríamos de agradecer o ” centro de Microscopia da Universidade Federal de Minas Gerais (www.microscopia.ufmg.br) pelos equipamentos e ao Centro de Engenharia e Ciências da Unicamp pelo suporte financeiro a partir dos projetos FAPESP/CEPI Grant #2013/08293-7, 2011/17253-3, 2013/059636 e em especial ao suporte da FAPESP 2011/13259-7.