Clefts or Monoclausal-the Case of Ex-situ Focus Constructions in Dagbani

A fabrica¸c˜ao das nanopart´ıculas de platina pela redu¸c˜ao do cloreto hidrogenhexachloro pla- tinato (IV) (H2PtCl6(l)) ´e bastante similar ao processo utilizado para a obten¸c˜ao das nanopar-

t´ıculas de n´ıquel, j´a descrito na se¸c˜ao 5.2. Com o uso de surfactantes espec´ıficos o cloreto pode ser dissolvido em tolueno e a solu¸c˜ao ´e ent˜ao depositada sobre os substratos com grafenos j´a limpos atrav´es de um spinner. Com a deposi¸c˜ao, um filme fino ´e formado e o tolueno pode ser eliminado colocando-se a amostra em uma chapa quente a 100o_{C por 10 minutos.}

A forma¸c˜ao das nanopart´ıculas ser´a poss´ıvel atrav´es de um processo t´ermico em que a amostra ´e levada ao forno tubular CVD para ser submetida a 200◦

C durante 20 min, em uma taxa de aquecimento de 50◦

C/min. A rea¸c˜ao qu´ımica que evidencia esse processo ´e dada pela Eq.5.3 [59].

H2P tCl6(l)+ H2(g) → 6HCl(g)+ P t(s) (5.3)

A Fig.5.11 exemplifica uma amostra de grafeno com a densidade t´ıpica de nanopart´ıculas de Pt produzidas, utilizando-se esse m´etodo. Neste caso as nanopart´ıculas tˆem em m´edia um diˆametro de 4, 5 nm.

A fim de entendermos melhor o processo de corte em grafenos e grafenos de poucas camadas, escolhemos variar a concentra¸c˜ao de g´as hidrogˆenio dentro do forno CVD.

Figura 5.11: Imagem topogr´afica de AFM para uma multicamada de grafeno, mostrando a baixa densidade de nanopart´ıculas formadas pela redu¸c˜ao do cloreto [59].

A escolha de tal parˆametro de varia¸c˜ao deve-se ao fato de que toda a literatura da ´area aponta a hidrogena¸c˜ao catal´ıtica (ver Fig.5.5) como sendo a rota b´asica para a forma¸c˜ao dos cortes, mas pouco se discute sobre a influˆencia da quantidade de g´as H2 neste processo.

Neste contexto, foi realizada uma s´erie de cortes (seguindo os mesmos valores de temperatura para o corte com Ni - ver se¸c˜ao 5.2.1) para os seguintes fluxos de H2: 0 sccm, 20 sccm, 150

sccm e 250 sccm, mantendo-se o fluxo de argˆonio constante e igual a 850 sccm. Os resultados gerais podem ser vistos nas figuras 5.12 e 5.13 e s˜ao discutidos a seguir.

Baixos Fluxos de H2 = 0sccm e 20sccm

As amostras submetidas ao processo de corte sem fluxo de hidrogˆenio mostram-se prati- camente sem cortes. Nas imagens de AFM (topografia) da Fig.5.12 a) e b) podemos notar estruturas brancas mais altas, que se assemelham a fibras de carbono.

Imagens de Microscopia Eletrˆonica de Varredura (SEM - do inglˆes Scanning Electron Micros- copy) realizadas no Centro de Microscopia da UFMG (Fig. 5.12 c-e) comprovam a existˆencia dessas estruturas de carbono, embora n˜ao possamos afirmar se s˜ao nanotubos ou fibras. Essa comprova¸c˜ao se deve ao fato de que aumentando significativamente a potˆencia do feixe de el´e- trons as estruturas fibrilares desaparecem, restando apenas a nanopart´ıcula, como indicado em e). Nota-se tamb´em que as nanopart´ıculas tˆem seu tamanho significativamente aumentado ap´os o procedimento de corte, possuindo em m´edia 21 nm de diˆametro, o que indica uma aglomera¸c˜ao das part´ıculas e/ou uma satura¸c˜ao de carbono nas mesmas [59].

Com o aumento do fluxo de hidrogˆenio para 20 sccm, os cortes come¸cam a aparecer, por´em nota-se que aparentemente eles n˜ao seguem nenhuma cristalografia e h´a ainda muitas estruturas de carbono sobre o grafeno (Fig. 5.12 - f).

Figura 5.12: a-b) Imagens de topografia de AFM de uma amostra de grafeno submetida ao proce- dimento de corte sem fluxo de hidrogˆenio. c-d) Imagens de SEM para a mesma amostra de grafeno mostrando a estrutura de carbono com a nanopart´ıcula na extremidade e em e) somente a nanopar- t´ıcula ap´os a sublima¸c˜ao do carbono. f) Imagem de topografia de AFM de uma amostra de grafeno submetida ao procedimento de corte com fluxo de hidrogˆenio igual a 20 sccm. Nota-se a presen¸ca de cortes n˜ao cristalogr´aficos e estruturas altas de carbono. g) Imagem de SEM da mesma amostra em f, indicando a presen¸ca das mesmas estruturas de carbono com a nanopart´ıcula na extremidade [59]. Barras de escala iguais a 2 µm.

O tamanho das nanopart´ıculas mostra um aumento menor, com diˆametro m´edio de 12 nm, indicando menor satura¸c˜ao de carbono nas part´ıculas. Imagens de SEM tamb´em comprovam

a existˆencia das estruturas fibrilares de carbono, com a nanopart´ıcula na extremidade (g). Um fato interessante ´e que essas estruturas de carbono encontram-se sobre o grafeno enquanto o substrato de sil´ıcio permanece limpo. Dessa forma conclui-se que a fonte de carbono para as nanofibras prov´em majoritariamente do grafeno.

Altos Fluxos de H2 = 150sccm e 250sccm

Aumentanto-se o fluxo de H2 o cen´ario torna-se mais promissor, como pode ser visto na Fig.

5.13. Para o corte a 150 sccm de H2 as imagens de AFM mostram grafenos muito mais limpos,

sem grande n´umero de estruturas de carbono ou aglomera¸c˜oes de nanopart´ıculas, embora ainda existentes e com as mesmas caracter´ısticas j´a mencionadas. Os cortes s˜ao mais n´ıtidos e seguem uma cristalografia mais definida. Nota-se a presen¸ca de ˆangulos de 60o _{e 120}o_{, algumas figuras}

geom´etricas e tamb´em algumas reflex˜oes.

Com o aumento do fluxo de H2 para 250 sccm, os cortes apresentam-se ainda mais retil´ıneos

e observa-se a presen¸ca mais frequente de figuras geom´etricas como triˆangulos e reflex˜oes, como visto na Fig. 5.13 d-e. As estruturas de carbono parecem inexistentes e o que vemos como pontos brancos s˜ao apenas as nanopart´ıculas. Os c´ırculos mais claros presentes em d) e que remetem `as superf´ıcies mais altas s˜ao grafites bem pequenos que ficaram embaixo do grafeno durante o processo de esfolia¸c˜ao.

Ainda sob o fluxo de 250 sccm de H2 foi feita uma imagem de AFM de um grafite ap´os o

corte, mostrada em f) na Fig.5.13. Esta imagem ´e bastante interessante, podemos observar no canto `a esquerda in´umeras reflex˜oes de um ´unico corte devido a dois cortes paralelos, formando v´arios triˆangulos. Note que nessa regi˜ao, o contraste do corte ´e menor, dando sinais de que apenas uma camada do grafite foi afetada pelas part´ıculas. Em outras regi˜oes o contraste para os cortes ´e bem mais evidente (em escuro) e parecem bem mais profundos, envolvendo mais camadas do grafite. Nessas regi˜oes observamos cortes que se cruzam.

Figura 5.13: a) Imagem de topografia de AFM de uma amostra de grafeno submetida ao procedimento de corte com fluxo de H2 = 150 sccm. b-c) Imagens de fase de AFM mostrando cortes bastante

retil´ıneos e que n˜ao se cruzam em uma monocamada de grafeno. Em b) o substrato e os cortes aparecem em marrom claro e o grafeno em marrom escuro. d) Imagem de topografia de AFM de uma amostra de grafeno submetida ao procedimento de corte com fluxo de H2 = 250 sccm. Os c´ırculos

mais claros representam pequenos flocos de grafite provenientes do processo de esfolia¸c˜ao. Nota-se a presen¸ca de cortes cristalogr´aficos e v´arias figuras geom´etricas. e) Imagem de topografia de AFM a mesma amostra em d). Seguidas reflex˜oes mostram que os cortes n˜ao se cruzam. f) Cortes em um grafite, mostrando muitas reflex˜oes, triˆangulos e tamb´em cortes que se cruzam [59]. Barras de escala iguais a 1 µm.