Aparelho adquirido pelo IFSC processa materiais em escala nanométrica

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Da Assessoria de Comunicação do IFSC

O Instituto de Física de São Carlos (IFSC) acaba de receber um Focused Íon Beam (FIB), equipamento utilizado para produzir, processar e caracterizar as propriedades de materiais em escala nanométrica (bilhões de vezes menor que um metro). Adquirido para o projeto do Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia e do Instituto Nacional de Óptica e Fotônica, por intermédio do professor Euclydes Marega Junior, o aparelho é considerado uma “estação de nanofabricação” completa e permitirá o desenvolvimento de novas tecnologias, como a dos computadores quânticos.

O FIB é usado prioritariamente para produção de materiais semicondutores (materiais sólidos, geralmente cristalinos, com condutividade elétrica intermediária entre condutores e isolantes) e opera de maneira semelhante ao Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), mas com um importante diferencial: enquanto este último se utiliza de um feixe de elétrons para construir imagens de uma amostra, o FIB utiliza um feixe de íons. O equipamento é produzido comercialmente há 20 anos.

Para entender a importância desse avanço, é importante compreender o funcionamento do feixe de elétrons. Bombardeamento de elétrons gera energia, ou seja, quando eles são acelerados e concentrados em um feixe, forma-se uma energia muito intensa. Isso se transforma em energia térmica, com altíssimas temperaturas, capazes de fundir qualquer metal (a parte fundida é, posteriormente, transformada em vapor).

Já o feixe de íons, com objetivos similares, é mais pesado que o de elétrons e, por esse motivo, é destrutivo, podendo remover materiais da superfície de amostras, o que permitirá que se esculpa, por exemplo, imagens tridimensionais sob a superfície das mesmas. “O feixe de íons tanto pode ser usado para construir uma imagem ou fazer o processamento de uma amostra”, explica Haroldo Araraki, engenheiro do Grupo de Semicondutores do IFSC. O FIB é capaz de escrever em superfícies em escala nanométrica. Para se ter uma ideia, um fio de cabelo é mil vezes maior do que a escrita que o feixe de íons do FIB pode entalhar.

Nanomateriais

No laboratório de semicondutores, Marega Junior e sua equipe utilizam-se do FIB, entre outras coisas, para desenvolver nanomateriais. “As propriedades dos nanomateriais são diferentes dos micro ou macromateriais”, explica o docente. “Quando uma nanoestrutura interage com a luz, por exemplo, ela altera as propriedades ópticas e elétricas do material. Nessa escala de tamanho, a condução elétrica não é a mesma da de um fio de um chuveiro elétrico”, compara.

Agora com uma “estação nanométrica” instalada, os pesquisadores podem não só explorar propriedades de nanomateriais, mas também criar novos, uma vez que o mundo nano abre sempre novas possibilidades. E, com outros diferenciais: muito mais rapidez e velocidade. “Enquanto que pelo processo tradicional de feixe de elétrons um dispositivo demoraria um dia todo para ser feito, além de exigir uma grande infraestrutura, com o feixe de íons o dispositivo fica pronto em alguns minutos”, afirma Araraki.

No geral, o FIB é utilizado na indústria de semicondutores para aplicações como análise de defeitos em materiais em escala nanométrica, modificação de circuito, reparação de máscaras, etc. As imagens produzidas pelo equipamento são da mais alta resolução e estas previnem danos a amostras mais sensíveis de materiais.

Saber lidar com esse tipo de maquinário, contudo, pode significar a construção da tecnologia do futuro. “Produzir corrente elétrica em escala nanométrica é muito mais fácil, por isso produzem-se efeitos que geram ondas eletromagnéticas. Muitos estudos são voltados para produção de luz, e não eletricidade, nesses meios. Ou seja, em vez de transmitir informações por elétrons, tais informações serão transmitidas por fótons”, prevê o professor do IFSC.

O computador quântico, tão almejado nos dias de hoje, poderá funcionar por esse mecanismo, ou seja, por intermédio de propriedades físicas reveladas em nanoescala. Mas sua construção e conclusão só serão possíveis uma vez que “correntes de luz” (e não somente elétricas) passem pelos semicondores e em interfaces semicondutor-dielétrico.

Mais informações: (16) 3373-9886 / (16) 3373-8085 email euclydes@ifsc.usp.br, com o professor  Euclydes Marega Junior 

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