Fabricação de pontas de tungstenio e ouro para a microscopia de tunelamento

Abstract

Resumo: Com o invento do microscópio de tunelamento, surgiu a necessidade do afinamento de agulhas a níveis atômicos. Esta preocupação, antiga para alguns cientistas, apareceu na década de 30 quando foi inventado o microscópio de emissão iônica (FIM), que também empregavam agulhas micrométricas (fixas). Neste sentido existem vários trabalhos publicados, relacionados com a fabricação e polimento de pontas. A maioria dos métodos utiliza a corrosão eletrolítica para a usinagem inicial e o posterior polimento com métodos mais sofisticados como usinagem iônica, oxidação a altas temperaturas seguido de remoção de óxido por recozimento no vácuo e controlado com "FIM", deposição de átomos de tungstênio por CVD induzido por feixe de elétrons e outros métodos. Neste trabalho procuramos desenvolver métodos simples para a fabricação e polimentode pontas que pudessem ser realizadas dentro das possibilidades limitadas do nosso laboratório. Escolhemos dois tipos de materiais para as pontas, tungstênio e ouro. Para a fabricação de pontas de tungstênio foi utilizado o método de fabricação por corrosão eletroquímica em solução de KOH dissolvido em água. Para o polimento, foi utilizado um polimento puramente químico, com solução de HF(27%)HNO3(16%)H20. Para a produção de agulhas de ouro foram desenvolvidos vários métodos (i) - Usando um método semelhante àquele utilizado para a fabricação de pontas de tungstênio, mas com a peça de plástico muito menor, aproximadamente3mm de comprimento, e utilizando a ponta que se forma acima da corrosão. O eletrólito utilizado foi HF(28%)HNO3(16%)H2O. (ii) - Este método consiste em fazer a corrosão utilizando a mesmo esquema do método anterior, mas eliminando a peça de plástico e mergulhando aproximadamente 3mm do fio na solução. (iii) - Neste método a ponta é produzida com o mesmo esquema do método (i) acima utilizando como eletrólito HNO3(10%)H2O e depois, quebrada com um aparelho de ultrassom. Este último método utiliza o esquema do método (ii) e o eletrólito utilizado no método anterior. Aqui também são necessárias duas etapas: primeira se aplica uma tensão positiva no fio de ouro para fazer a corrosão e depois a polaridade é invertida para eliminar o óxido que cobre a ponta. Segunda, nosso melhor conhecimento, tanto o polimento químico do W quanto os processos de fabricação das pontas de Au, pelos métodos descritos na presente tese, não foram ainda publicados na literatura