Pos-doutorado (Fapesp): Titulo do Projeto: “Supercondutividade e magnetismo em superredes de Moiré a base de grafeno”
Seleciona-se um pós-doutorando para desenvolver estudos experimentais de propriedades de transporte magnético e elétrico de multicamadas de grafeno com e sem as superredes de Moiré visando esclarecer um papel do empilhamento de camadas na ocorrência de supercondutividade, magnetismo, transição metal-isolante e efeito Hall quântico nesses materiais. O trabalho será desenvolvido no Laboratório de Materiais e Dispositivos (LMD) do Departamento de Física Aplicada (DFA) do IFGW sob coordenação do Prof. Dr. Iakov Kopelevitch. A bolsa é vinculada ao Projeto Temático-FAPESP “FENÔMENOS EMERGENTES EM SISTEMAS DE DIMENSÕES REDUZIDAS”.
Competências desejadas para o bolsista de pós-doutorado:
Título de doutor em física, com titulação adquirida nos últimos cinco anos; experiência em criogenia, preparação e caracterização de amostras poli/mono cristalinas e nanomateriais, medidas de transporte elétrico/magnéticas em criostatos comerciais.
Os interessados devem enviar os seguintes documentos (formato PDF), até 15 de janeiro de 2021, para o Prof. Dr. Iakov Kopelevitch (kopel@ifi.unicamp.br):
Carta de apresentação justificando razão de interesse;
Curriculum Vitae;
Duas cartas de recomendação.
A vaga está aberta a brasileiros e estrangeiros. O selecionado receberá Bolsa FAPESP, no valor de R$ R$7.373,10 mensais e Reserva Técnica. ______________________________________________________________________
Post-doctoral scholarship (FAPESP): Project title: “Superconductivity and magnetism in graphene-based Moiré superlattices”
A postdoctoral candidate will be selected to develop experimental studies of magnetic and electrical transport properties of graphene multilayers with and without of Moiré super-lattices aiming to clarify a role of the layer stacking in the occurrence of superconductivity, magnetism, metal-insulator transition and quantum Hall effect in these materials. The work will be done at the Materials and Devices Laboratory (LMD) of the Department of Applied Physics (DFA) at the IFGW/UNICAMP, led by Prof. Dr. Yakov Kopelevich. This scholarship is linked to the FAPESP Thematic Project “EMERGENT PHENOMENA IN REDUCED DIMENSION SYSTEMS”.
Requirements and desired skills for this postdoctoral position:
PhD degree in physics, with title acquired in the last five years;
Experience in cryogenics, sample preparation and characterization of poly/mono crystalline and nanomaterials, electrical transport/magnetization measurements using commercial cryostats. Applicants must submit the following documents (PDF format) up to 2021/01/15 to Prof. Dr. Yakov Kopelevich (kopel@ifi.unicamp.br):
Letter explaining reasons for interest;
Curriculum Vitae;
Two letters of recommendation.
This vacancy is open to Brazilians and foreigners. The selected candidate will receive a FAPESP scholarship of R$ 7.373,10 monthly as well as the technical reserve fund.
Bolsa de Pós-doutorado com Bolsa Fapesp
Área de conhecimento: Física
Título do projeto: Propriedades magnéticas em estruturas nanoconfinadas: nanopartículas metálicas e isolantes dopadas com terras-raras produzidas por Laser Ablation e síntese química
Área de atuação: Física da Matéria Condensada
Quantidade de vagas: 1
Início: 01/10/2019
Pesquisador principal: Carlos Rettori
Unidade/Instituição: IFGW/Unicamp
Data limite para inscrições: 25/08/2019
Publicado em: 24/07/2019
Localização: Rua Sérgio Buarque de Holanda, 777, Campinas
E-mail para inscrições: rettori@ifi.unicamp.br
Resumo
Este projeto é conduzido pelo Grupo de Propriedades Ópticas e Magnéticas dos Sólidos (GPOMS) lotado no Instituto de Física Gleb Watahin da Universidade de Campinas (IFGW-Unicamp). Parte do Projeto Temático #2017/10581-1 (pesquisador principal: Pascoal G. Pagliuso), seu objetivo é fabricar nanomaterias e nanostructuras mediante métodos de sínteses química (do tipo bottom-up e métodos físicos de Laser Ablation (top-down). As nanopartículas (NP) e nanoestruturas serão estudadas por meio de técnicas de espectroscopia óptica, de micro-ondas, de rádio frequências e magnetometria, entre outras. O bolsista trabalhará na fabricação e caracterização de NPs de metais nobres e intermetálicos (Au, Ag, Cu, Pt, etc.), e de NPs isolantes do tipo NaY1-xMxF4 dopadas com terras-raras 4fn (M: Gd, Er, Yb, Dy, Eu, etc.).
Introdução e Justificativa
Os efeitos do campo cristalino na estrutura eletrônica das terras-raras confinadas em materiais nanométricos são desconhecidos quase por completo, razão pela qual o estudo e a caracterização magnética das terras-raras diluídas nas nanopartículas, utilizando técnicas como EPR e Susceptibilidade Magnética, é um desafio totalmente inédito, tanto no âmbito nacional como internacional. Para tanto, esta proposta incorpora uma nova linha de pesquisa na fabricação de nanomaterias e nanoestruturas mediante métodos de sínteses química (do tipo bottom-up)[1,2], assim como métodos físicos de ablação por laser (top-down)[3] que serão estudadas por meio de técnicas de espectroscopia óptica, de micro-ondas, de radio frequências e magnetometría, entre outras.
Upconversion (UC) é um dos fenômenos ópticos cujo estudo tem crescido enormemente durante os últimos anos devido às suas potenciais aplicações. Nos materiais que apresentam UC, a absorção sucessiva de dois ou mais fótons de baixa energia da luz incidente estimulam a emissão de fótons de maior energia. Por exemplo, a luz infravermelha pode estimular a emissão da luz dentro do espectro visível. A maior eficiência do fenômeno observada até o momento é obtida em fluoretos ABF4 (A: Na+1, Li+1, K+1, etc., B: Y+3, Gd+3, La+3, etc.), na fase hexagonal P6m/3 dopados com terras-raras do tipo 4fn [4] Esta propriedade UC levada às NPs devidamente preparadas é, na atualidade, estudada com muito interesse devido, entre outras coisas, às suas aplicações no campo de células solares com o fim de aproveitar as componentes infravermelhas do espectro solar que não são absorvidas pelos semicondutores utilizados na fabricação da células fotovoltaicas[5]. Tem sido reportado recentemente que a eficiência das células solares poderia ser incrementada de 30% até 44% mediante a incorporação de materiais de UC[6]. Procura-se, neste casso, recobrimentos com uma alta eficiência de UC com espectros de absorção e emissão que complementem adequadamente as absorções da células fotovoltaicas tradicionais.
Objetivos
Um primeiro objetivo é a preparação de NPs isolantes do tipo NaY1-xMxF4 dopadas com terras-raras 4fn (M = Nd, Gd, Dy, Er, Yb, Tm) as quais serão abordadas mediante síntese química por decomposição térmica em presença de modificadores superficiais para o controle do processo do nucleação e crescimento.
Na sequência, o comportamento magnético de terras-raras diluídas em nanomateriais metálicos e intermetálicos será abordado mediante a aquisição de um novo equipamento para a fabricação do nanopartículas. Trata-se da técnica de ablação por laser (Laser Ablation, LA). Neste caso, a metodologia a implementar será a preparação de ligas metálicas dopadas na forma de amostras massivas mediante o uso de um Forno de Arco Voltaico a partir dos metais puros na proporção adequada. As amostras assim obtidas serão utilizadas para as medições das propriedades magnéticas dos dopantes em materiais massivos e também servirão como alvo para o processo LA. Mediante LA procuraremos obter o mesmo material porém na forma de NPs com tamanhos controlados e, num segundo momento, poder comparar sistematicamente as propriedades magnéticas dos materiais bulk e nanoparticulado.
Plano de Trabalho/Cronograma
1º semestre: Iniciação do bolsista na literatura relevante na pesquisa. Preparação de NPs metálicas não-dopadas por LA e caracterização da morfologia resultante. Análises da influência dos parâmetros do processo LA nas características das NPs. Optimização do processo de LA.
2º semestre: Formação de ligas metálicas de Au dopadas com Er3+ pelo método de Forno de Arco Voltaico. Utilização das ligas preparadas para a formação de NPs pelo processo LA. Caracterização da composição, tamanhos, estrutura e morfologia das NPs.
3º semestre: Caracterização magnética das NPs dopadas com Er3+ e dos materiais massivos pelas técnicas de magnetometria SQUID e ressonância de spin eletrônico (ESR). Apresentação dos principais resultados obtidos em conferência internacional e publicação dos mesmos em revistas internacionais com revisão de pares.
4º semestre: Análises dos resultados obtidos e discussão dos mecanismos físicos que podem ter lugar nos sistemas nanoconfinados. Publicação de resultados. Redação do relatório científico das atividades realizadas.
Materiais e Métodos
As NPs serão obtidas a partir de ligas metálicas produzidas por Forno de Arco Voltaico e por LA. A caracterização dos tamanhos, morfologia e composição será dada por Dynamic Light Scattering (DLS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e de varredura (SEM) no LNNano-CNPEM, e microscopia de força atômica (AFM). A composição das amostras será estudada por Fluorescência de Raios-X por Reflexão Total (TXRF). Os subprodutos das sínteses químicas de NPs e a funcionalização serão estudados por espectroscopia infravermelha (FTIR). A estrutura cristalina será feita por difração de Raios-X (DRX). As propriedades magnéticas de NPs serão analisadas por técnicas de magnetometria SQUID e ressonância de spin eletrônico (ESR).
Análise dos resultados
A principal metodologia para a análise dos resultados será a comparação das propriedades magnéticas das ligas na forma massiva e na forma de NPs. As características estruturais serão analisadas por DRX e sometidas a refinamentos do tipo Rietveld para a determinação dos parâmetros de rede. A polidispersão de tamanhos de NPs será tida em conta assim como a composição efetiva das mesmas.
Sobre a bolsa
A vaga está aberta a brasileiros e estrangeiros. O selecionado receberá Bolsa de Pós-Doutorado da FAPESP no valor de R$ 7.373,10 mensais e Reserva Técnica equivalente a 15% do valor anual da bolsa para atender a despesas imprevistas e diretamente relacionadas à atividade de pesquisa.
Referências
[1] J.M. Vargas, W. Iwamoto, L.M. Holanda Jr, S.B. Oseroff, P.G. Pagliuso, and C. Rettori. Journal of Nanoscience and Nanotechnology 11, 2126-2131 (2011). G. G. Lesseux, W. Iwamoto, A. F. García-Flores, R. R. Urbano, and C. Rettori. Journal of Applied Physics, 115, 17E128 (2014). http://dx.doi.org/10.1063/1.4867126.
[2] A. F. García-Flores, J. S. Matias, D. J. Garcia, E. D. Martínez, P. S. Cornaglia, G. G. Lesseux, R. A. Ribeiro, R. R. Urbano, and C. Rettori. Physical Review B, 96, 165430 (2017) http://dx.doi.org/10.1103/PhysRevB.96.165430.
[3] Vincenzo Amendola and Moreno Meneghetti. Physical Chemistry Chemical Physics, (2013) 15, 3027. http://dx.doi.org/10.1039/c2cp42895d.
[4] J. F. Suyver, J. Grimm, M. K. van Veen, D. Biner, K.W. Krämer, and H. U. Güdel, J. Lumin. 117, 1 (2006).; X. Ye, J. E. Collins, Y. Kang, J. Chen, D. T. N. Chen, A. G. Yodh, and C. B. Murray, Proceedings of the National Academy of Sciences, USA 107, 22430 (2010).
[5] Y. Shang, S. Hao, C. Yang and G. Chen, Nanomaterials, 2015, 5, 1782–1809; X. Huang, S. Han, W. Huang and X. Liu, Chemical Society Reviews, 2013, 42, 173–201; A. C. Atre and J. A. Dionne, Journal of Applied Physics, 2011, 110, 034505.
[6] B. Zhou, B. Shi, D. Jin and X. Liu, Nature Nanotechnology, 2015, 10, 924–936.
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Oportunidade de Pós doutorado com Bolsa Fapesp
Título do projeto: Síntese e caracterização de nanofios de férmions pesados supercondutores da família CeMnIn3n+2 (M = Co, Rh, In; n = 0,1)
Área de atuação: Física da Matéria Condensada – Experimental
Quantidade de vagas: 1
Início: 01/09/2019
Pesquisador principal: Pascoal José Giglio Pagliuso
Unidade/Instituição: IFGW-Unicamp
Data limite para inscrições: 01/08/2019
Publicado em: 18/06/2019
Localização: R. Sérgio Buarque de Holanda, 777 – Cidade Universitária, Campinas
E-mail para inscrições: pagliuso@ifi.unicamp.br
Resumo
Neste projeto estamos propondo a síntese de novos compostos intermetálicos na forma de nanofios de férmions pesados supercondutores da família CeMnIn3n+2 (M = Co, Rh, In; n = 0,1). A síntese desse fará uso da tecnologia de produção de nanofios Nanonucleação por fluxo metálico – NNFM (Patente – INPI – BR 10 2014 019794 0 e patente internacional em progresso # WO2016023089 desenvolvida pelos pesquisadores dos grupos da Unicamp GPOMS/LMBT [parceria liderada pelos Profs. Pascoal G. Pagliuso e Kleber R. Pirota] em 2014 para a produção de nanofios [diâmetros entre 15 e 500 nm e comprimento típico de 1 micron]).
O estudo das propriedades eletrônicas, estruturais, magnéticas, de transporte e termodinâmicas desses sistemas será realizado em detalhe, usando como parâmetros de controle a dimensionalidade (e.g. diâmetros dos nanofios), campos magnéticos (≤ 14 T), altas pressões (≤ 30 kbar) e baixas temperaturas (≥ 50 mK). Para este fim, serão realizados experimentos de propriedades mais globais tais como resistividade, efeito Hall, magnetização, susceptibilidade magnética dc/ac, e calor específico. Posteriormente, amostras selecionadas serão investigadas por técnicas mais específicas tais como ressonância de spin eletrônico (ESR) (colaboração com Prof. Carlos Rettori), ressonância magnética e quadrupolar Nuclear (NMR e NQR) (colaboração com Prof. Ricardo R. Urbano), espalhamento Raman (colaboração com Prof. E. Granado), difração de pó, difração magnética, análise elementar (EDS, WDS), absorção de raios-X (XANES, EXAFS, XMCD) (colaboração com Prof. E. Granado) e ARPES (colaboração com Profª C. Adriano).
Introdução
A área de desenvolvimento de novos materiais é uma área estratégica na execução de projetos científicos e tecnológicos de excelência nas mais variadas subáreas da Ciência. Em particular, dentro da Física da Matéria Condensada, a área de novos materiais segue em paralelo ao aprofundamento do entendimento de propriedades complexas de materiais avançados que apresentam fenômenos coletivos envolvendo elétrons fortemente correlacionados. Esses fenômenos são fortemente dependentes da dimensionalidade e ocorrem em materiais supercondutores não convencionais, sistemas tipos férmions pesados com criticalidade quântica, materiais intermetálicos magnéticos à base de terras-raras em sistemas com topológica não-trivial, etc.
No caso dos férmios pesados (HF), a série de HF supercondutores CeMIn5 (M = Rh, Ir, Co) tem sido foco de intensa investigação científica [1-8]. Esses compostos, chamados de 1-1-5, podem ser vistos como variantes tetragonais dos compostos cúbicos CeIn3. A estrutura cristalina dos CeMIn5 apresenta camadas alternadas de Ce-In3 e M-In2 ao longo do eixo-c [6-8].
Um aspecto extremamente importante dos férmions pesados da família CemMIn3m+2 é o fato de que o seu estado fundamental pode variar desde antiferromagnético a supercondutor dependendo da variação de parâmetros de controle tais como a pressão e a dopagem, Este é o caso do composto CeRhIn5 (γ ~ 400 mJ/mol K2), que se ordena antiferromagneticamente à pressão ambiente com TN = 3.8 K e exibe uma evolução ao estado supercondutor para P > Pc = 16 kbar, com Tc ~ 2 K [9].
Além das propriedades acima no composto estequiométrico CeRhIn5, estudos [10] de dopagem nas ligas de CeRh1-x(Ir,Co)xIn5 revelaram as amplas regiões de coexistência de AFM e SC e a robustez do estado supercondutor à dopagem são surpreendentes para esta classe de materiais. De fato, esses materiais são considerados uma plataforma excelente para o estudo dos mecanismos da supercondutividade não convencional com forte elo de ligação com as propriedades dos supercondutores à base de Fe e os cupratos supercondutores de alta temperatura crítica.
O estudo comparativo das famílias dos 1-1-5 e 1-0-3 (n = 0) no caso volumétrico tem permitido a investigação do papel da dimensionalidade nesses compostos, uma vez o composto cúbico 1-0-3 é mais 3D que os compostos mais “bidimensionais” 1-1-5. O que se observou é que o AFM é favorecido para os materiais mais 3D enquanto a supercondutividade não-convencional gerada pelas flutuações magnéticas tende a ser favorecida nas estruturas mais 2D.
Nesse aspecto, o estudo do papel da dimensionalidade nos fenômenos emergentes presentes nesses sistemas ganhou nova perspectiva com o desenvolvimento do método NNFM.
A partir dos resultados obtidos em amostras monocristalinas (sistemas massivos tridimensionais, 3-D), neste projeto propomos estender esta análise a sistemas de nanofios (sistemas unidimensionais, 1-D), abrindo novos caminhos para o estudo do papel da baixa dimensionalidade nas propriedades físicas.
Devido à flexibilidade dos compostos RIn3 e CeMIn5 que permitem dopagem ou substituição nos diferentes sítios cristalográficos, estes sistemas são uma excelente oportunidade para estudar em forma sistemática o efeito da dimensionalidade nas interações RKKY, no efeito Kondo, na criticalidade quântica e, particularmente, obter um melhor entendimento da inter-relação entre magnetismo e supercondutividade não convencional em sistemas de férmions pesados.
Além da comparação das propriedades físicas entre os mesmos sistemas fabricados com dimensionalidade 1-D e 3-D, será de grande interesse a comparação entre os comportamentos dos nanofios similares dos sistemas cúbicos 1-0-3 e dos sistemas 1-1-5, no qual, mesmo nos sistemas 3-D, a estrutura cristalográfica em camadas “bidimensionais” conduz a uma necessidade de uma generalização do modelo de uma rede de Kondo, na presença de efeitos de CEF e interação RKKY, para descrever o comportamento geral do sistema.
Objetivo Específico
Usar a técnica de NNMF para sintetizar nanofios dos compostos da família de férmios pesados supercondutores CeIn3e CeMIn5 (M = co, Rh, Ir) e R2MIn8 e explorar os efeitos da dimensionalidade nas interações RKKY, nos efeitos de CEF, no efeito Kondo e na supercondutividade. Os efeitos de dimensionalidade dependem muito dos comprimentos de correlação característicos de cada uma dessas interações presentes nestes materiais intermetálicos.
Plano de trabalho, desafios e métodos
A síntese de nanofios novos compostos intermetálicos se derá pela pela técnica NNFM (Patente – INPI – BR 10 2014 019794 0 e patente internacional em progresso # WO2016023089 A1) amplamente dominadas pelos grupos deste temático.
Em seguida as amostras serão analisadas por difração de raios-x (Philips PW 1749 e D2 – Phaser – Bruker), técnicas de microscopia (TEM – SEM LabNano – CNPEM) e análise elementar (EDS [LabNano – CNEPM] e WDS [S8 – Tiger Bruker –GPOMS]) para confirmar a estrutura cristalina, morfologia e estequiometria das amostras produzidas. A partir daí segue-se a caracterização das propriedades físicas das amostras usando-se técnicas macroscópicas de medidas tais como calor específico, resistividade elétrica e susceptibilidade magnética.
Experimentos de resistividade elétricas AC e DC (e efeito Hall) são realizados utilizando-se as plataformas comerciais PPMS-14T e PPMS-9T pertencentes aos grupos deste temático com campo magnético aplicado até 14 T e no intervalo de temperaturas de 0.3 K – 300 K e utilizando-se células de pressão comercias (easylab – Pistão e Diamante) que atingem até 9 GPa. Os experimentos de calor específico também serão realizados nas plataformas comerciais PPMS-14T e PPMS-9T com campo magnético aplicado até 14 T e no intervalo de temperaturas de 0.05 K – 300 K, com o uso da opção com o refrigerador de diluição.
Já os experimentos de susceptibilidade magnética AC/DC serão realizados nas plataformas PPMS 14T (opção VSM – DC), na plataforma PPMS 9T (opção ACMS AC/DC) e no novo magnetômetro SQUID-VMS solicitado neste temático e que é crucial para o desenvolvimento deste projeto devido a sua maior sensibilidade
Esperamos inicialmente concentrar-nos na síntese de nanofios da série CeIn3 para diâmetros de 200 nm e 75 nm. Estamos convencidos que é possível, portanto, expandir o crescimento para outras terras-raras e para outras famílias 1-1-5 e também diminuir o diâmetro dos nanofios.
As membranas com os nanofios são extraídas dos cadinhos e estudadas por TEM, EDS, medidas de susceptibilidade, calor específico e difração de raios-x de pó, utilizando-se medidas apropriadas do background de Al2O3 em cada caso. Ainda é um desafio muito grande isolar um único nanofio realizar medidas de transporte. O desenvolvimento desta técnica também será objeto deste temático em colaboração com o grupo LMBT e Centro de Componentes Semicondutores e Nanotecnologias – Unicamp e o Centro de Nanotecnologia do LANL (Novo México, EUA).
Resultados Esperados
Com respeito aos nanofios dos sistemas HF, esperamos encontrar uma forte dependência nas propriedades de transporte, magnéticas e supercondutoras com a dimensionalidade dos sistemas. Em particular, a partir dos nossos estudos, esperamos poder construir os diagramas de fases para os sistemas quase 1-D que nos permitam inferir detalhes da interação microscópica entre os elétrons localizados e os elétrons de condução, e suas correlações com as fases ordenadas sob efeitos de dimensões reduzidas.
Por fim, muitos artigos publicados devem decorrer desses estudos e o pós-doutor responsável por este projeto deve interagir cientificamente com os pesquisadores colaboradores deste projeto certamente que irão se beneficiar das amostras produzidas e do conhecimento científico construído de forma organizada e colaborativa entre todos os participantes.
A vaga está aberta a brasileiros e estrangeiros. O selecionado receberá Bolsa de Pós-Doutorado da FAPESP no valor de R$ 7.373,10 mensais e Reserva Técnica equivalente a 15% do valor anual da bolsa para atender a despesas imprevistas e diretamente relacionadas à atividade de pesquisa.
Referências
[1] S. Doniach, in Valence Instabilities and Related Narrow Band Phenomena, ed. R.D. Parks (Plenum, New York, 1977) p.169.
[2] G.R. Stewart, Reviews of Modern Physics 73 (4): 797-855 OCT 2001.
[3] M.A.Continentino, Physical Review B. 47 11587 (1993).
[4] Robert H. Heffer and Michael R. Normal, Comments on Condensed Matters Physics 17, 361 (1996).
[5] N. D. Mathur et al., Nature 394 (6688): 39-43 (1998).
[6] H. Hegger et al., Physical Review Letters 84, 4986-9 (2000).
[7] C. Petrovic et al., Europhysics Letters 53 354-359 (2001).
[8] C. Petrovic et al., Journal of Physics: Condensed Matter 13 L337 (2001).
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Oportunidade de Pós doutorado com Bolsa Fapesp
Área de atuação: Física da Matéria Condensada Experimental
Fenômenos emergentes em sistemas de dimensões reduzidas
Resumo e informações gerais do Projeto: “Propriedades magnéticas em estruturas nanoconfinadas: nanopartículas metálicas e isolantes dopadas com terras-raras produzidas por Laser Ablation e síntese química” Período: 24 meses, 40 h/semana (dedicação exclusiva) Remuneração líquida: R$ 7.373,10 Resumo Este projeto visa a fabricação de nanomaterias e nanostructuras mediante métodos de sínteses química (do tipo bottom-up), assim como métodos físicos de Laser Ablation (top-down). As nanopartículas e nanoestruturas serão estudadas por meio de técnicas de espectroscopia óptica, de micro-ondas, de rádio frequências e magnetometria, entre outras. O bolsista trabalhará na fabricação e caracterização de NPs de metais nobres e intermetálicos (Au, Ag, Cu, Pt, etc.), e de NPs isolantes do tipo NaY1-xMxF4 dopadas com terras-raras 4f n (M: Gd, Er, Yb, Dy, Eu, etc.). Introdução e Justificativa Os efeitos do campo cristalino na estrutura eletrônica das terras-raras confinadas em materiais nanometricos é desconhecida quase por completo, razão pela qual o estudo e a caracterização magnética das terras-raras diluídas nas nanopartículas, utilizando técnicas como EPR e Susceptibilidade Magnética, é um desafio totalmente inédito, tanto no âmbito nacional como internacional. Para tanto, esta proposta incorpora uma nova linha de pesquisa na fabricação de nanomaterias e nanostructuras mediante métodos de sínteses química (do tipo bottom-up), [1,2] assim como métodos físicos de laser ablação (top-down) [3] que serão estudadas por meio de técnicas de espectroscopia óptica, de micro-ondas, de radio frequências e magnetometría, entre outras. Upconversion (UC) é um dos fenômenos ópticos cujo estudo tem crescido enormemente durante os últimos anos devido as suas potenciais aplicações. Nos materiais que apresentam UC, a absorção sucessiva de dois ou mais fótons de baixa energia da luz incidente estimulam a emissão de fótons de maior energia. Por exemplo, a luz infravermelha pode estimular a emissão da luz dentro do espectro visível. A maior eficiência do fenômeno observada até o momento é obtida em fluoretos ABF4 (A: Na+1, Li+1, K+1, etc., B: Y+3, Gd+3, La+3, etc.), na fase hexagonal P6m/3 dopados com terras-raras do tipo 4fn.[4] Esta propriedade UC levada às NPs devidamente preparadas é, na atualidade, estudada com muito interesse devido, entre outras coisas, a suas aplicações no campo de células solares com o fim de aproveitar as componentes infravermelhas do espectro solar que não são absorvidas pelos semicondutores utilizados na fabricação da células fotovoltaicas.[5] Tem sido reportad o recentemente que a eficiência das células solares poderia ser incrementada de um 30% até um 44% mediante a incorporação de materiais de UC.[6] Procura-se, neste casso, recobrimentos com uma alta eficiência de UC com espectros de absorção e emissão que complementem adequadamente as absorções da células fotovoltaicas tradicionais. Objetivos Gerais Um primeiro objetivo é a preparação de NPs isolantes do tipo NaY1-xMxF4 dopadas com terras-raras 4fn (M = Nd, Gd, Dy, Er, Yb, Tm) as quais serão abordadas mediante síntese química por decomposição térmica em presença de modificadores superficiais para o controle do processo do nucleação e crescimento. Na sequência, o comportamento magnético de terras-raras diluídas em nanomateriais metálicos e intermetálicos será abordado mediante a aquisição de um novo equipamento para a fabricação do nanopartículas. Trata-se da técnica de ablação a laser (Laser Ablation, LA). Neste caso, a metodologia a implementar será a preparação de ligas metálicas dopadas na forma de amostras massivas mediante o uso de um Forno de Arco Voltaico a partir dos metais puros na proporção adequada. As amostras assim obtidas serão utilizadas para a medições das propriedades magnéticas dos dopantes em materiais massivos e também servirão como alvo para o processo LA. Mediante LA procuraremos obter o mesmo material mas na forma de NPs com tamanhos controlados, e poder, após, comparar sistematicamente as propriedades magnéticas dos materiais bulk e nanoparticulado. As NPs serão obtidas a partir de ligas metálicas produzidas por Forno de Arco Voltaico e por LA. A caracterização dos tamanhos, morfologia e composição será dada por Dynamic Light Scattering (DLS), microscopia eletrônica de transmissão (TEM) e de varredura (SEM) no LNNano-CNPEM, e microscopia de força atômica (AFM). A composição das amostras será estudada por Fluorescência de Raios-X por Reflexão Total (TXRF). Os subprodutos das sínteses químicas de NPs e a funcionalização serão estudados por espectroscopia infravermelha (FTIR). A estrutura cristalina será feita por difração de Raios-X (DRX). As propriedades magnéticas de NPs serão analisadas por técnicas de magnetometria SQUID e ressonância de spin eletrônico (ESR).
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Oportunidade de Pós doutorado com Bolsa Fapesp
Área de atuação: Nanomagnetismo
Fenômenos emergentes em sistemas de dimensões reduzidas
Resumo: Os principais objetivos deste projeto são o crescimento e o estudo de uma classe especial de nanofios de Heusler, fabricados usando a nova técnica chamada nanonucleação de fluxo metálico (MFNN). Entre os materiais mais interessantes do ponto de vista magnético, os compostos de Heusler apresentam propriedades únicas (polarização da corrente de spin para spintrônica, efeito de memória de forma, etc.) que envolvem vários fenômenos estruturais e magnéticos fundamentais cuja escala de comprimento crítico pertence à escala nanométrica. Em particular, a família ternária de Co2FeY (Y = Al, Ga, Sn) exibe uma semi-metalicidade, que produz uma possibilidade de polarização de spin elevada. No entanto, os semi-metais
nanoestruturados de alta qualidade são limitados pelas técnicas de fabricação disponíveis. Neste contexto, o método MFNN será usado para produzir um arranjo de alta densidade de nanofios, paralelos um ao outro, e
onde cada nanofio é um cristal único da mesma textura que seus vizinhos.
Esta técnica combina a anodização de alumínio da membrana de alumina nanoporosa e o método de fluxo metálico para o crescimento intermetálico de um único cristal. Uma caracterização estrutural profunda, comparando os compostos de Heusler em massa e nanofios, será relacionada ao caráter de semi-metalicidade de ambas as formas.
Para maiores informações contatar o Prof. Kleber Pirota em krpirota@ifi.unicamp.br
ou telefone: 1935215584
