Abaixo estão as principais atividades de pesquisa que estão sendo desenvolvidas no grupo:
1. Emissão de Luz por defeitos em materiais bidimensionais
Neste projeto desejamos estudar defeitos individuais em nanoestruturas bidimensionais e as propriedades eletrônicas e óticas desses defeitos. De fato, defeitos pontuais (vacâncias, átomos substitucionais e associações) têm profundos efeitos na luminescência de nitreto de boro hexagonal (hBN) e alguns calcogenos de metais de transição (TMDs), como MoS2 e WSe2. Nesses materiais defeitos pontuais podem ser fontes de fótons únicos (SPE), podem aumentar a eficiência quântica ou mudar as energias de emissão. Apesar de todo o interesse tecnológico e científico, muitas questões permanecem em aberto com relação ao papel de cada tipo de defeito e como controlar a densidade para se obter as propriedades desejadas. Para isso, planejamos gerar defeitos de forma controlada através de feixes de íons de baixa energia ( ~150 eV) e estudar a morfologia, estrutura eletrônica e emissão de luz através de técnicas de microscopia de alta resolução adaptadas aos estudos de ótica, que são Catodoluminescência em Microscopia Eletrônica de Transmissão em modo Varredura (CL-STEM) e Luminescência em Microscopia de Varredura de Tunelamento. Essa metodologia permitirá o rápido avanço na compreensão de defeitos individuais e dessa fronteira do conhecimento.
2. Sistema ótico de alto desempenho para um microscópio de varredura de tunelamento
Resumo: Esse projeto visa desenvolver e instalar um sistema ótico de alto desempenho para coleção de luz dentro de um microscópio de varredura de tunelamento (STM). O sistema ótico será caracterizado pelo grande ângulo sólido de coleção e pelo sistema de transmissão de luz que minimiza as perdas até o espectrômetro. Será realizados testes de desempenho e comissionamento do dispositivo no STM. Será desenvolvido um software para aquisição de dados automaticamente. O sistema será finalmente aplicado ao estudo de semicondutores para demonstrar as capacidades instaladas.
3. Preparação de pontas para STM
Esse projeto visa construir um dispositivo para fabricação de pontas de microscópio de varredura de tunelamento (STM). Esse dispositivo fará a eletroerosão de um fio de tungstênio para tornar sua ponta atomicamente aguda e assim permitir a realização de imagens com resolução atômica em um STM. O trabalho de Iniciação Científica envolve sobre tudo a construção desse dispositivo para fabricação de pontas, testes das pontas fabricadas e sua utilização no STM ao final do projeto. Além disso serão realizados estudos sistemáticos para que seja possível controlar a geometria final da ponta e assim produzir a ponta mais adequa aos estudos em luminescência que estamos almejando.
4. Desenvolvimento de um Detector de Luz para um Microscópio de Varredura de Tunelamento de Baixa Temperatura
Esse projeto visa implementar, testar e melhorar o sistema de detecção de luz que será instalado em um microscópio de varredura de tunelamento que opera em baixa temperatura (LT-STM). Esse sistema é composto basicamente de um espelho parabólico, de uma lente convergente e de um feixe de fibras óticas. O desafio que a estudante deverá superar é o alinhamento entre esses elementos com precisão sub-micrométrica e o desenvolvimento de protocolos para alinhar o ponto focal do espelho com relação à junção túnel. Esse procedimento é crucial para o projeto Jovem Pesquisador FAPESP que viabiliza a compra do LT-STM e cujo objetivo final é estudar a luminescência de semicondutores nanoestruturados. O trabalho de Iniciação Científica deste projeto envolve sobre tudo a montagem dos elementos óticos desse sistema de detecção de luz, o sistema de alinhamento e o estabelecimento das melhores estratégias de utilização.
5. Desenvolvimento do sistema de refrigeração de um Manipulador UHV para o dispositivo detector de luz LT-STM
Resumo: Esse projeto visa desenvolver um sistema criogênico de refrigeração para o manipulador UHV que está sendo desenvolvido no grupo para instalação em um microscópio de varredura de tunelamento de baixa temperatura (LT-STM). O primeiro protótipo operacional do manipulador estará finalizado em breve e faz parte de um projeto Jovem Pesquisador FAPESP que viabiliza a compra do microscópio e cujo objetivo final é estudar a luminescência de semicondutores nanoestruturados. Esse manipulador mantém o espelho (elemento ótico de coleção de luz) em temperatura ambiente e o trabalho de Iniciação Científica desse projeto visa permitir a refrigeração do espelho que é sustentado pelo manipulador até temperaturas semelhantes às do próprio STM (LHe ou LN2). Apesar de bastante difícil, refrigerar o espelho vai permitir a realização de medidas em baixa temperatura (na amostra) sem perturbação térmica pela temperatura do espelho, que estará idealmente na mesma temperatura da amostra.
6. Mapeamento de Luminescência em STM
Esse projeto visa desenvolver software para leitura automática de espectros da câmera CCD ligada em um espectrômetro, que é um elemento chave do sistema ótico do detector de luz que será instalado em um microscópio de varredura de tunelamento que opera em baixa temperatura (LT-STM). O desafio que o estudante deverá superar é controlar o espectrômetro e a CCD, adquirir espectros e sincronizar isso com o sistema de imagem do microscópio. Sistematizar e sincronizar a aquisição de espectros com a varredura do STM é muito importante para o projeto Jovem Pesquisador FAPESP que viabilizou a compra do LT-STM e cujo objetivo final é estudar a luminescência de semicondutores nanoestruturados.
7. Microscópio Confocal utilizando um espelho Parabólico
Resumo: Esse projeto visa desenvolver um microscópio confocal baseado em um espelho parabólico e em um nanomanipulador que fazem parte do sistema ótico do detector de luz que será instalado em um microscópio de varredura de tunelamento que opera em baixa temperatura (LT-STM). Esse sistema é composto por um espelho parabólico montado em um nanomanipulador, uma lente convergente, um feixe de fibras óticas, um espectrômetro e uma câmera CCD. O desafio que o estudante deverá superar é utilizar o movimento do nanomanipulador e o sistema ótico para gerar imagens da amostra com alta resolução espacial.
