Obtenção de heteroestruturas híbridas orgânica/inorgânicas baseadas em grafeno para aplicações em sensoriamento de sulfeto de hidrogênio

• Ano de defesa: 2022
• Autor(a) principal: Cardoso, Matheus Suenson
• Orientador(a): Larrudé, Dunieskys Roberto González
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Universidade Presbiteriana Mackenzie
• Palavras-chave em Português: nanotecnologia; grafeno; sensor; heteroestrutura; ftalocianina
• Link de acesso: https://dspace.mackenzie.br/handle/10899/32539

Sensores de gases tóxicos são dispositivos de extrema importância para a segurança da saúde humana, sendo assim, soluções nesta área são necessárias para suprir as demandas da sociedade. No entanto, os materiais fundamentalmente utilizados na fabricação de sensores de gases são os óxidos metálicos semicondutores, trazendo consigo a instabilidade térmica, irreversibilidade e baixa sensibilidade. Aqui propomos o uso de heteroestruturas híbridas orgânica-inorgânicas baseadas em grafeno obtido por CVD (Chemical Vapor De position) para aplicação em sensores de gases, pois desta forma, é possível modular, modificar, e/ou aperfeiçoar as propriedades físico-químicas, espectroscópicas e tecnológicas das moléculas e nanomateriais estudados. Ao funcionalizar o grafeno com moléculas orgânicas e nanopartículas não covalentemente (através de forças de van der Waals ou de interações π - π) é possível preservar muitas das propriedades originais desses nanomateriais, pois assim se aumenta a compatibilidade e a capacidade de ligação com íons ou biomoléculas das heteroestruturas formadas, cujo reflexo é a melhora significativa da eficiência do sensor. A complexação das moléculas orgânicas e/ou as nanopartículas no grafeno é feita a partir da evaporação em alto vácuo por PVD (Physical Vapor Deposition) ou por um processo de deposição layer by layer (utilizando um Dip Coater), respectivamente. As caracterizações das heteroestruturas obtidas foram realizadas por meio de Microscopia Óptica, Espectroscopia UV-Vis-NIR, Espectroscopia Raman, Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por raios X (XPS) e Espectroscopia de Fotoelétrons Excitados por Ultravioleta (UPS) para analisar a qualidade e propriedades das amostras produzidas. Foram testadas diversas funcionalizações do grafeno, com moléculas orgânicas como as ftalocianinas de base livre, meta ladas, bem como as nanopartículas metálicas, como o T iO2, ajustando-se assim a função trabalho dos filmes obtidos, para ter a possibilidade de melhorar a eficiência do sensor para detecção de gases para níveis de concentração excessivamente baixos, com tempo de resposta mais curto, com maior sensibilidade e melhor seletividade, boa estabilidade, repetitividade, além de operar em temperatura ambiente.