Nova metodologia para obtenção do módulo de Young por técnicas de microscopia de varredura por sonda

dc.creatorLuana de Ávila Barbosa Oliveira
dc.date.accessioned2025-11-24T13:31:15Z
dc.date.issued2025-03-28
dc.description.abstractYoung’s modulus plays a key role in determining the compatibility of materials for various applications, including two-dimensional (2D) materials such as graphene and transition metal dichalcogenides (TMDs). Due to substrate effects, traditional indentation methods can face challenges when dealing with ultrathin 2D materials. To overcome this limitation, this work proposes using polydimethylsiloxane (PDMS) as a compatible substrate for force curves in atomic force microscopy (AFM). Based on an analytical model established by Timoshenko and Woinowsky-Krieger, this method enables accurate estimates of Young’s modulus by measuring flake thickness, applied force, and deformation. The results obtained by our approach show strong agreement with the existing literature for several 2D materials. Furthermore, PDMS, widely used in exfoliation and mechanical transfer by viscoelastic stamping, has an easily measurable Young’s modulus, allowing more efficient Young’s modulus determinations. With the expansion of the study of ultrathin materials, this new methodology, proposing PDMS as a substrate for nanoindentation measurements by AFM techniques, improves the accessibility and efficiency in measuring Young’s modulus, which significantly contributes to the advancement of the applications of these innovative 2D materials.
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de Minas Gerais
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/1843/917
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Minas Gerais
dc.rightsAcesso aberto
dc.subjectElasticidade
dc.subjectMicroscopia de força atômica
dc.subjectMicroscopia de varredura por sonda
dc.subject.otherMódulo
dc.subject.otherElasticidade
dc.subject.otherYoung
dc.subject.otherSPM
dc.subject.otherAFM
dc.subject.otherIndentação
dc.subject.otherPDMS
dc.subject.otherPolidimetilsiloxano
dc.titleNova metodologia para obtenção do módulo de Young por técnicas de microscopia de varredura por sonda
dc.typeDissertação de mestrado
local.contributor.advisor1Bernardo Ruegger Almeida Neves
local.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0648137436207537
local.contributor.referee1Ângelo Malachias de Souza
local.contributor.referee1Ana Paula Moreira Barboza
local.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/6042364239023727
local.description.resumoO módulo de Young exerce um papel fundamental na determinação da compatibilidade de materiais para diversas aplicações, incluindo materiais bidimensionais (2D), como o grafeno e os dicalcogenetos de metais de transição (TMDs). Os métodos tradicionais de indentação podem enfrentar desafios ao lidar com materiais 2D ultrafinos, devido aos efeitos do substrato. Para contornar essa limitação, este trabalho propõe o uso de polidimetilsiloxano (PDMS) como substrato compatível para curvas de força obtidas por microscopia de força atômica (AFM). Esse método, fundamentado em um modelo analítico estabelecido por Timoshenko e Woinowsky-Krieger, possibilita estimativas precisas do módulo de Young por meio da medição da espessura do floco, da força aplicada e da deformação. Os resultados obtidos com essa nova abordagem apresentam forte concordância com a literatura existente para diversos materiais 2D. Além disso, o PDMS, amplamente empregado na esfoliação e transferência mecânica por estampagem viscoelástica, possui um módulo de Young facilmente mensurável, o que permite determinações mais eficientes do módulo de Young de materiais 2D. Com a expansão do estudo de materiais ultrafinos, essa nova metodologia, que propõe o PDMS como substrato para medidas de nanoindentação por técnicas de AFM, aprimora a acessibilidade e a eficiência na medição do módulo de Young, contribuindo significativamente para o avanço das aplicações desses materiais 2D inovadores. Os resultados deste trabalho estão publicados no periódico Applied Physics Letters, no qual se propõe o uso do PDMS como uma plataforma adequada para a aquisição de curvas de força por AFM e a estimativa do módulo de Young de materiais 2D.
local.identifier.orcidhttps://orcid.org/0009-0007-7517-6560
local.publisher.countryBrasil
local.publisher.departmentICX - DEPARTAMENTO DE FÍSICA
local.publisher.initialsUFMG
local.publisher.programPrograma de Pós-Graduação em Física
local.subject.cnpqCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA

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