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Título: Modelo teórico da interação entre a ponta do Microscópio de Força Atômica (AFM) e uma superfície plana
Autores: PINTO, Erveton Pinheiro
Orientador: ZAMORA, Robert Ronald Maguiña
Lattes do Orientador: http://lattes.cnpq.br/0341231469458918
Tipo de Documento: Trabalho de Conclusão de Curso - Graduação
Citação: PINTO, Erveton Pinheiro. Modelo teórico da interação entre a ponta do Microscópio de Força Atômica (AFM) e uma superfície plana. Orientador: Robert Ronald Maguiña Zamora. 2013. 45 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Física) – Departamento de Ciências Exatas e Tecnológicas, Universidade Federal do Amapá, Macapá, 2013. Disponível em: http://repositorio.unifap.br:80/jspui/handle/123456789/1174. Acesso em:.
Resumo: Diversos modelos foram propostos na literatura para relacionar a força e a distância de interação entre os átomos que compõem a ponta do AFM e os átomos que compõem a superfície da amostra analisada (modelada como uma superfície plana, isotrópica e homogênea), porém, ainda não existe até o presente momento uma equação matemática que reúna uma descrição mais completa das grandezas físicas envolvidas nesta interação. Neste trabalho são consideradas regiões com baixa umidade relativa, pois assim a Força de Van der Waals é predominante na interação, fato observado experimentalmente. A relação força-distância é modelada para uma ponta em forma de um cone afiado e o termo atrativo de Van der Waals representa a força de adesão nessa interação. Foram feitas algumas aproximações, de acordo com resultados experimentais revisados na literatura. Com isso, foram encontradas relações para a força de Van der Waals modelada para pontas com diferentes geometrias (cone, esfera, cilindro e pirâmide). Essas relações proporcionaram uma simulação numérica feita no software de analises científica (ORIGIN), a qual ajudou a prever a força de adesão e o ponto de estabilidade mecânica (onde a força de atração é máxima) da ponta do AFM e uma superfície de mica, considerando diferentes geometrias para a ponta. Em seguida, comparando o resultado obtido na simulação numérica com o experimento realizado na PUC-RJ, onde foi utilizada uma amostra de mica e uma ponta de nitreto de silício (Si3N4), observou-se que o resultado teórico da força de adesão para a geometria piramidal ficou bem próximo do resultado experimental, o que confirmou a geometria da ponta informada pelo fabricante.
Abstract: Several models have been proposed in the literature to relate the force and the distance of interaction between the atoms that compose the AFM tip and the atoms that compose the surface of the analyzed sample (modeled as flat, homogeneous and isotropic), but there is not until now a mathematical equation which satisfies a more complete description of the physical quantities involved in this interaction. In this work are considered regions with low relative humidity, because in these conditions the Van der Waals force is predominant in the interaction, fact which was observed experimentally. The force-distance relationship is modeled for a tip in the form of a sharp cone and the attractive term of Van der Waals represents the adhesion force in this interaction. Some approximations are made, according to experimental results reviewed in the literature. Thus, relationships were found for the Van der Waals force modeled for tips with different geometries (cone, sphere, cylinder and pyramid). These relationships have provided a numerical simulation done in scientific analysis software (ORIGIN), who helped us foresee the adhesion force and mechanical stability point (where the attractive force is maximum) of the AFM tip and a mica surface, considering different geometries for the tip. Then, comparing the result obtained in the numerical simulation with the experiment made in the PUC-RJ, where was used a sample of mica and a tip of silicon nitride (Si3N4), it was observed what the theoretical result of adhesion force for pyramidal geometry kept right off of experimental result, confirming the geometry of tip informed by the maker.
Palavras-chave: Física – Estudo e ensino
Microscópio de Força Atômica
Geometria
Superfície plana
Área do conhecimento: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA
Editor: Universidade Federal do Amapá
País da Instituição: Brasil
Fonte do Documento: 1 CD-ROM
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