Notícia

Pesquisadores da UFSCar desenvolvem novo conceito de nano-termômetro em parceria com pesquisadores alemães

Fonte

UFSCar

Data

sábado, 13 junho 2015 18:40

Áreas

Nanotecnologia.

Integrantes do Grupo de Nanoestruturas Semicondutoras da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar), em parceria com alunos e pesquisadores da Universidade de Wurzburg, na Alemanha, desenvolveram um novo conceito de nano-termômetro. A invenção foi depositada na European Patent Office (EPO) em maio e teve como participantes do Brasil o Prof. Dr. Leonardo Kleber Castelano e o Prof. Dr. Victor Lopez Richard, do Departamento de Física da UFSCar.

A tecnologia inovadora também teve um artigo, intitulado “Nanothermometer Based on Resonant Tunneling Diodes: From Cryogenic to Room Temperatures” (“Nanotermômetro a Base de Diodos de Tunelamento Ressonante: de Temperaturas Criogênicas a Temperatura Ambiente), publicado na revista ACS Nano com a colaboração dos dois docentes, bem como Prof. Dr. Gilmar Marques, também do Departamento de Física da UFSCar, e a pós-doutoranda Mariama Rebello Sousa Dias, além da equipe de pesquisadores alemã – Andreas Pfenning, Fabian Hartmann, Christoph Süßmeier, Fabian Langer, Sven Höfling e Martin Kampe Lukas Worschech.

De acordo com o professor Victor, o objetivo fundamental da pesquisa foi desenvolver e aprimorar as funcionalidades de sensores ópticos com capacidade de detecção nos comprimentos de onda usuais nas telecomunicações modernas. “Os dispositivos foram sintetizados para absorver luz nos comprimentos de onda usados em telecomunicações e transformar essa informação em variações de corrente e de reemissão de luz, já que o sistema também emite luz em outros comprimentos de onda devido a um processo chamado de eletro-luminescência”, explica. Ao planejar as configurações ideais de crescimento que envolvem escolhas de propriedades estruturais – materiais, tamanhos de camadas, dopagem, entre outras –, foram criadas condições para que o sistema, além de responder à luz, tivesse uma resposta térmica proeminente e muito regular.

“Os estudos experimentais destes dispositivos e os modelos teóricos desenvolvidos permitiram gerar desdobramentos que não tinham sido antecipados nas propostas preliminares deste projeto”, afirma o docente. Dentre esses desdobramentos está a potencial utilização dos sensores ópticos como termômetros, descoberta realizada em conjunto com os pesquisadores alemães ao analisar a emissão de eletro-luminescência do dispositivo ao variar a temperatura. “As amostras foram sintetizadas na Universidade de Wurzburg, no grupo de Física Técnica. Parte da caracterização experimental foi realizada na Alemanha e os alunos alemães envolvidos nestes trabalhos realizaram três estágios de pesquisa na UFSCar nos últimos dois anos, onde se complementaram as medidas em nossos laboratórios e os modelos teóricos para compreender os efeitos desenvolvidos. Isto abriu uma nova linha de pesquisa que foi incluída na tese de doutorado da Mariama Rebello Sousa Dias e se incorporou também à tese de doutorado do aluno alemão Andreas Pfenning”, informa o professor.

Ainda segundo o professor Victor, uma das ramificações das pesquisas se refere ao próprio termômetro. “Ele tem o potencial de medir variações de temperaturas que vão do hélio líquido, próximas do zero absoluto na escala Kelvin (chamadas de criogênicas), até temperatura ambiente e um pouco além. Detectou-se que a margem de medição de temperatura do sensor é extremamente ampla, abrangendo pelo menos 300 graus”, ressalta. Nesse sentido, a leitura pode ser feita de várias maneiras, já que o dispositivo tem a condução de corrente modificada, assim como os parâmetros de luz emitida. “A capacidade da leitura pode ser feita tanto opticamente – de maneira remota, pela emissão de luz do diodo – como eletricamente, já que o dispositivo também tem a sua condutividade fortemente afetada”. Para o pesquisador, a resposta térmica do dispositivo foi uma surpresa, mas o sistema tem diversas peculiaridades ópticas – como, por exemplo, ao ser exposto a campos magnéticos – que ainda serão estudadas pelos pesquisadores.

O Grupo de Nanoestruturas Semicondutoras da UFSCar, instituído em 2014, possui integrantes dedicados a simulações teóricas e outros a caracterização experimental de estrutura eletrônica e respostas ópticas e de transporte de sistemas nanoscópicos a base de semicondutores. A complementaridade de expertises teórica e experimentais permite abordar os mais variados problemas e desafios científicos. Mais informações sobre o Grupo podem ser obtidas em seu site.

O artigo “Nanothermometer Based on Resonant Tunneling Diodes: From Cryogenic to Room Temperatures” sobre o estudo desenvolvido em parceria com pesquisadores da Alemanha está disponível no site da ACS Nano.

Fonte: UFSCar.

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