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Title in Portuguese: Microscopia de força elétrica em amostra de óxido de grafeno
Author: Silva, José Júnior Alves da
Advisor(s): Barros, Eduardo Bedê
Keywords: Óxido de grafeno
Microscopia eletrônica
Graphene
Grafeno
Issue Date: 2013
Citation: SILVA, J. J. A. Microscopia de força elétrica em amostra de óxido de grafeno. 2013. 100 f. Tese (Doutorado em Física) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2013.
Abstract in Portuguese: As estruturas a base de carbono tem um papel de grande importância nos campos da ciência e da tecnologia. Isso graças à versatilidade do elemento carbono, pilar da química orgânica, que consegue formar uma diversidade de estruturas (cerca de 10 milhões de compostos), além de ser um constituinte básico de toda forma de vida conhecida. Dependendo das condições de formação, este fenomenal elemento, pode se apresentar em diversas formas alotrópicas: desde um material extremamente frágil, como o grafite, até materiais incrivelmente resistentes como o diamante, nanotubos de carbono e o grafeno. Esses materiais grafíticos têm sido extensivamente estudados, apresentando propriedades únicas e grande potencial em aplicações tecnológicas. Dentre eles, o grafeno ocupa, atualmente, a posição de maior destaque por possuir propriedades mecânicas e eletrônicas diferenciadas. O óxido de grafeno é uma classe de estruturas grafíticas constituída basicamente de uma camada de grafeno decorada com grupos epóxido e hidroxila na superfície e grupos carboxílicos e carbonila nas bordas. A sua estequiometria depende fortemente do método de obtenção. Esse material, além de ser uma das principais rotas para a obtenção em larga escala do grafeno, também apresenta diversas propriedades interessantes, que possibilitam, por exemplo, aplicações biológicas, uma vez que seus grupos funcionais o tornam bastante reativo além de ser facilmente dispersado em água. Muitas questões relacionadas ao óxido de grafeno ainda não estão bem esclarecidas, como sua própria estrutura, processo de formação e mecanismos de interação. Nesse sentido, foi utilizada, como principal ferramenta, a microscopia de força elétrica (EFM) para estudar propriedades eletrostáticas de uma amostra de óxido de grafeno obtida utilizando-se um método de Hummer modificado. Por meio de um modelo simplificado, foi possível desenvolver um método para análise das medições de EFM e assim determinar a presença e o sinal da carga líquida da amostra. Além de ser possível esclarecer a origem do fenómeno de borda observado nos experimentos de EFM.
Abstract: Carbon-based structures have played a major role in scientific and technological fields. This is due to the versatility of the element carbon, the pillar of organic chemistry, which can form a variety of structures (about 10 million compounds), besides being a basic constituent of all known life forms. Depending on the conditions, this phenomenal element can occur in several allotropic forms: from an extremely brittle material, such as graphite, so incredibly resistant materials such as diamond, carbon nanotubes and graphene. These graphitic materials have been studied extensively, and present unique properties and great potential for technological applications. Among these materials, graphene currently occupies the most prominent position by having special electronic and mechanical properties. The graphene oxide is a class of graphitic structure consisting essentially of a graphene layer decorated with epoxide and hydroxyl groups on the surface and carboxyl and carbonyl groups on the edges. Its stoichiometry depends strongly on the method of production. In addition the graphene oxide is one of the main routes for obtaining large-scale graphene also it has several interesting properties, which allow, for example, biological applications, since their functional groups make it very reactive, besides being easily dispersed in water. Many issues related to graphene oxide are yet unclear, as also its structure, training procedure and mechanisms of interaction. Thus, the electric force microscopy (EFM) was used as the main tool to study electrostatic properties of a graphene oxide sample obtained by a modified Hummer method. By means of a simplified model, it was possible to develop a method for the analysis of the EFM measurements and so determine the presence and the sign of the net charge of the sample. Furthermore it is possible to clarify the origin of the edge phenomenon observed in EFM experiments.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/8048
metadata.dc.type: Tese
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