60ª Reunião Anual da SBPC

INTRODUÇÃO:

As novas técnicas de micro-fabricação possibilitam novos campos de aplicação de polímeros em dispositivos, como sensores biológicos, diodos emissores de luz (light-emitting diodes – LEDs), transistores de efeito de campo (field effect transistors - FETs) e células fotovoltaicas. Atualmente, existem viárias técnicas de micro-fabricação, dentre as quais podemos destacar a litografia óptica (fotolitografia) e impressão por microcontato (micro contact printing – μCP). A técnica de μCP, baseia-se na modelagem de monocamadas automontadas (self-assembled monolayers - SAMs) sobre um substrato a partir do uso de um molde polimérico flexível modificado. Usualmente, o molde utilizado para imprimir as SAMs é o polidimetilsiloxano (PDMS) que, por ser um elastômero, pode ser também usado em superfícies não planares. Contudo, apesar de muitos aspectos a favor, a técnica de μCP é ainda relativamente menos estudada do que os outros métodos de microfabricações. A caracterização dos filmes automontados em substratos sólidos transparentes foram feitas através de medidas elétrica e óptica, ou seja, condutividade, espectroscopia de impedância e espectroscopia UV-Vis.

METODOLOGIA:

A preparação das amostras inicia com a preparação dos moldes de polidimetilsiloxano (PDMS), obtidos a partir de molde-mestre de Si, em um padrão de relevo desejado, feito por meio da fotolitografia, implementada em laboratório através de um microscópio comercial. Os moldes de PDMS são obtidos depositando o pré-polímero sobre o molde-mestre e realizando a cura por aquecimento. A impressão se inicia com o uso de uma solução de alcanotiol que é impregnada sobre o molde com o padrão de relevo previamente obtido. Depois da evaporação do solvente, o molde é levemente pressionado sobre a superfície de Au ou Ag. O alcanotiol é transferido para o substrato nas regiões onde o molde apresenta contato com o substrato, criando uma camada protetora à superfície metálica, sendo que as partes sem a proteção podem ser eliminadas através de ataques químicos. Os substratos de Au ou Ag são depositadas sobre lâminas de vidro utilizando uma Evaporadora de Alto Vácuo, a qual produz camadas metálicas finas e uniformes. Para gerar trilhas sobre o substrato metálico, o metal que não é protegido pela SAM é removido aplicando sobre ele uma solução aquosa de ataque químico, Fe(NO3)3/tiouréia. Em seguida, a SAM é removida das trilhas por aquecimento em condições relativamente brandas, permitindo desta maneira o contato ôhmico.

RESULTADOS:

A metodologia aplicada na preparação dos automontados mostrou-se bastante eficaz, uma vez que foram produzidos filmes finos uniformes e de boa qualidade. A caracterização elétrica das SAMs, permitiu comparar efeitos elétricos em automontados de camadas de materiais diferentes, possibilitando, entre outros, um comparativo da resistividade elétrica entre filmes finos de monocamadas sobre os substratos de Ag e Au. Verificou-se também que número de defeitos é de fato bem reduzido. Porém outras caracterizações serão ainda realizadas para a obtenção de resultados mais precisos sobre o número de defeitos e sua natureza. O estudo comparativo das diferentes SAMs, levando em consideração a espessura de cada camada e o tipo de alcanotiol empregado está também faltando. Com relação a impressão, a técnica de fotolitografia com o uso de um microscópio comercial permitiu gerar trilhas com resolução espacial de 40 micrometros, o qual pode ainda ser melhorada.

CONCLUSÕES:

O trabalho apresentado mostra que as SAMs são bem adsorvidas aos substratos metálicos. Pode-se realmente verificar que é possível implementar técnicas de montagem de SAMs, em especial, a técnica impressão por microcontato a um custo relativamente baixo. O número bastante reduzido de defeitos das SAMs, o qual é uma das suas principais características, deve-se as fortes legações Au-S do alcanotiol, às interações intermoleculares entre as cadeias laterais paralelas dos alcanotióis, às técnicas empregadas nas confecções dos moldes de PDMS e, sobretudo, aos processos de transferências às superfícies metálicas. Durante o processo de fabricação, verificou-se que o tempo de exposição dos alcanotióis na superfície metálica é um parâmetro importante para a adsorção das monocamadas. Mas tal parâmetro é correlacionado com a concentração dos alcanotióis. A investigação da dinâmica de cargas no volume e nas regiões de interface das estruturas dos filmes ainda estão sendo estudadas. Tais investigações são de grande valia para expandir as aplicações dos dispositivos projetados.

Instituição de fomento: Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Mato Grosso (Fapemat)

Palavras-chave: Monocamadas automontadas, impressão por microcontato, Filmes Finos

E-mail para contato: jsilva@ufmt.br