Análise de Nano Estruturas Através da
Técnica MEIS
Maurício de A. Sortica
Pedro Luis Grande
Leonardo Miotti
Giovanna Machado
Thiago Menegotto
Daniel Baptista
Motivação
Catalisadores para otimizar processos químicos
Nanotecnologia
Nanofotônica
Aplicações biomédicas e farmacêuticas
Nanoestruturas
Caracterização
Difração de raio-X (XRD)
Microscopia
 de força atômica (AFM)
 eletrônica de transmissão (TEM)
 eletrônica de varredura por emissão de campo
(FE-SEM)
 de varredura por tunelamento (STM)
Difração de elétrons de alta energia (RHEED)
Espectroscopia de photoelétron (PES)
Espalhamento de íons com média energia (MEIS)
MEIS – Espalhamento de Íons de
Energia Média
Técnica análoga ao RBS com alta resolução
em energia e ângulo
Análise estrutural de superfícies/interfaces
com resolução subnanométrica
Análise de composição e perfil de
profundidade de filmes finos

resolução de profundidade ~ 2 a 3Å
MEIS
Vantagens



facilidade na preparação da amostra
permite determinar quantitativamente
composição e estequiometria da nanopartícula
perfil de concentrações dentro da nanopartícula
Limitações


MEIS deve ser combinado com outras técnicas
para caracterizar completamente a amostra
é necessário poder separar os espectros dos
elementos presentes na amostra
Simulação de Espectro
Probabilidade de um íon espalhado no i-ésimo elemento no
volume unitário dv ser detectado com energia Eout .
Simulação de Espectro
Simulação tradicional



divide-se a amostra em fatias
calcula-se o espectro para cada fatia
soma-se os espectros de todas as fatias
Simulação de Espectro – Nano
Simulação para nanopartículas



divide-se a amostra em cubinhos
calcula-se o espectro de cada cubinho
soma-se os espectros de todos os cubinhos
Partículas não têm necessariamente o
mesmo tamanho: distribuição de
tamanhos
Densidade de partículas por unidade de
área não é necessariamente uniforme
Simulação para nanopartículas
Simulação para nanopartículas

Método Montecarlo
A posição em uma partícula onde ocorre o
espalhamento é dada por (x, y, z) em um
hemisfério.
Software para simulação
Distribuição de perda de energia não é
simétrica

Estudo dos efeitos dessa assimetria no estudo
de nanopartículas muito pequenas
Amostras podem conter várias geometrias e
vários tamanhos

Cada tamanho é representado por uma matriz
tridimensional contendo a composição de cada
posição (x,y,z)
PowerMeis
PowerMeis
PowerMeis
Comparação
B
25000000
20000000
15000000
10000000
5000000
0
35
40
45
50
A
55
60
65
Partícula x Filme
film
sphere
cylinder
disc
wire
half sphere
0.5
Contagens
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
85
86
87
88
89
90
91
92
93
94
Energia (keV)
95
96
97
98
99 100
NANOPARTICLES
mean diameter: 15.75±0.15 nm
70
60
counts
50
40
30
20
10
0
8
Gold
Massachusetts Institute of Technology
12
16
size(nm)
20
24
Ajuste
Experimental
Esfera
Filme
Contagens
400
200
0
90
92
94
96
Energia(keV)
98
100
Perda de Energia
Gaussiana
Colisão Única
1.60E-012
1.40E-012
Contagens
1.20E-012
1.00E-012
8.00E-013
6.00E-013
4.00E-013
2.00E-013
0.00E+000
-2.00E-013
80
85
90
Energia (keV)
95
100
Perda de Enegia
Gaussiana
Colisão única
1.40E-011
1.20E-011
Contagens
1.00E-011
8.00E-012
6.00E-012
4.00E-012
2.00E-012
0.00E+000
-2.00E-012
95
100
Energia(keV)
Perda de Energia
Gaussiana
Colisão única
4.00E-011
Contagens
3.00E-011
2.00E-011
1.00E-011
0.00E+000
98
99
Energia (keV)
Agradecimentos
Cristiano Krug
Samir Shubeita
Elisa
Claudião
Leonardo Miotti
Thiago Menegotto
Giovanna Machado