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Imagem do mês de março: minientrevista com o autor.

quinta-feira, 20 de março de 2014 10:59

O autor da imagem que ilustra a página do mês de março no calendário do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies é Douglas Soares da Silva, 29 anos. Atualmente, Douglas é estudante de doutorado ligado ao Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas do Instituto de Física "Gleb Wataghin" da Unicamp (Universidade Estadual de Campinas), laboratório participante do nosso Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies.

Em seu doutorado, orientado pelo professor Francisco das Chagas Marques, Douglas está estudando filmes finos nanoestruturados com ênfase em aplicações fotovoltaicas. Além do doutorado, Douglas trabalha como profissional de apoio à pesquisa no Instituto de Química da Unicamp, auxiliando na caracterização de materiais poliméricos, principalmente por microscopia eletrônica de varredura e transmissão. Douglas tem graduação e mestrado em Física pela Unicamp.

A imagem foi obtida com auxílio de um microscópio eletrônico de varredura (MEV), modelo Inspect F50, no Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNnano), localizado em Campinas - SP. A imagem mostra o aspecto de fissuras formadas após tratamento térmico em um filme de carbeto de silício amorfo hidrogenado (a-SixC1-x:H) com argônio incorporado a sua matriz. O filme foi crescido através da técnica de "RF Reactive Sputtering" em atmosfera composta por argônio e hidrogênio e foi tratado termicamente, por meio de um processo de aquecimento até 1.000oC em ultra-alto vácuo, para análise da efusão dos gases hidrogênio e argônio.

As duas "espinhas dorsais" que aparecem na imagem são regiões de fissura do filme, as quais se formaram devido a um processo de relaxamento de tensões mecânicas que ocorre na estrutura do filme, parcialmente induzido pelo aquecimento. Os pontos brancos são nano e microcristais de silício cuja formação também foi induzida pelo aquecimento. A "varinha" do canto superior esquerdo é uma outra região de fissura do filme.

Minientrevista com o autor

1. Por que o filme apresenta essa morfologia?

Esta é uma das perguntas que motivam o trabalho. Dependendo da composição estequiométrica (mais carbono ou mais silício), o composto pode apresentar diferentes propriedades térmicas, vibracionais, ópticas e mecânicas, oriundas da diferença entre as ligações químicas C-C, Si-C, Si-H e C-H e suas respectivas proporções na amostra. Ressalta-se que, mesmo para a ligação C-C, há diferenças devido às distintas hibridizações possíveis para o carbono. As composições estruturais e topologias após o tratamento térmico estão ligadas a como estas diferentes combinações se modificam, com reflexo na superfície do filme, durante o processo de aquecimento nas medidas de dessorção térmica.

2. Conte-nos um pouco sobre o contexto em que foi gerada a imagem. Por que vocês estavam analisando a efusão de gases?

A imagem é parte do tema que envolve meu projeto de doutorado. A efusão é a parte de análise de estabilidade térmica e alteração morfológica (formas da superfície) nos estudos de composição em filmes de carbeto de silício. Efusão de gases, ou espectroscopia de dessorção térmica, consiste em monitorar com auxílio de um espectrômetro de massa as espécies químicas que abandonam uma determinada matriz, quando esta é retirada de seu estado de equilíbrio termodinâmico pela ação de um agente externo, que neste caso é o fornecimento de energia na forma de calor. Deste tipo de análise podem-se obter parâmetros como coeficiente de difusão e energia de ativação para espécies químicas incorporadas (ou implantadas pós-deposição) em alguma matriz de interesse. Também é possível determinar a energia de ativação quando estas espécies estabelecem ligações químicas com a matriz.

3. Apresente-se brevemente a nossos leitores comentando de que maneira você atua e/ou atuou na área de Engenharia de Superfícies.

Há vários anos participo do grupo do Laboratório de Pesquisas Fotovoltaicas (LPF) coordenado pelos professores Dr. Francisco Marques e Dr. Fernando Alvarez do IFGW/Unicamp. O laboratório desenvolve pesquisas, principalmente, nas áreas de filmes finos com aplicação em áreas como fotovoltaica, bioaplicações e metalurgia. Com a participação do LPF no INCT de Engenharia de Superfícies nossas pesquisas tomaram contato com trabalhos de outros grupos que também desenvolvem projetos em temas de interesse do Instituto. Minha atuação, portanto, é como um estudante de doutorado de um grupo participante do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies.

4. Gostaria de agradecer alguém que tenha ajudado na realização da imagem vencedora?

De uma maneira geral agradeço aos técnicos do LNnano/CNPEM responsáveis pelo auxílio e suporte nos trabalhos de microscopia eletrônica. Agradeço também ao Dr. Gustavo Viana pela ajuda durante a realização de experimentos e na análise de dados de efusão de gases.

Para entrar em contato com Douglas: dsoares@ifi.unicamp.br

Fonte: Gerência de Comunicação do Instituto Nacional de Engenharia de Superfícies

Palavras-chave: aplicações fotovoltaicas, carbeto de silício amorfo hidrogenado, efusão de gases, engenharia de superfície, engenharia de superfícies, filmes finos, fissuras, imagens científicas