ESTUDO DE NANOESPUMAS DE CARBONO PRODUZIDAS POR DEPOSIÇÃO DE LASER PULSADO (PLD – PULSED LASER DEPOSITION), VISANDO A ELUCIDAÇÃO ESTRUTURAL E O MECANISMO DE FORMAÇÃO DE C sp

Abstract

Studies on carbon nanofoams produced by pulsed laser deposition (PLD) aimed at elucidating the structural characteristics and formation mechanism of sp carbon. In this work, the formation of carbon structures containing sp bonds, specifically short carbon atom chains (CACs), in nanofoams produced by pulsed laser deposition (PLD) was investigated. To elucidate the mechanism responsible for the emergence of the characteristic sp signal in surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) spectra, two samples were prepared under the same experimental conditions but subjected to different collision energy regimes between carbon nanoparticles: One positioned directly in front of the plasma plume and the other located laterally to the graphite target. Combined analyses of SERS and high-resolution transmission electron microscopy (HRTEM) indicated that the formation of these chains occurs predominantly under low energy collision conditions, where the nanoparticles preserve surface irregularities and roughness that favor the emergence of simple atomic contacts and linear bonds. The results demonstrate that sp bonds are associated with gentle interactions between nanoparticles during deposition, rather than out-of-equilibrium reactions within the plasma plume, thus offering a new structural interpretation for the origin of carbon chains in nanofoams produced by PLD.

Estudos de nanoespumas de carbono produzidas por deposição de laser pulsado (PLD – Pulsed Laser Deposition), visando a elucidação estrutural e o mecanismo de formação de C sp. Neste trabalho, investigou-se a formação de estruturas de carbono contendo ligações sp, especificamente cadeias lineares curtas de carbono (short carbon atom chains, CACs), em nanoespumas produzidas por deposição a laser pulsado (PLD). Para elucidar o mecanismo responsável pelo surgimento do sinal característico da região sp nos espectros Raman com realce de superfície (SERS), foram preparadas duas amostras sob as mesmas condições experimentais, porém submetidas a diferentes regimes de energia de colisão entre nanopartículas de carbono: uma posicionada diretamente em frente ao jato de plasma e outra localizada lateralmente ao alvo de grafite. As análises combinadas de SERS e microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução (HRTEM) indicaram que a formação dessas cadeias ocorre predominantemente em condições de colisões de baixa energia, nas quais as nanopartículas preservam irregularidades e rugosidades superficiais que favorecem o surgimento de contatos atômicos simples e ligações lineares efêmeras. Os resultados demonstram que as ligações sp estão associadas a interações suaves entre nanopartículas durante a deposição, e não a reações fora do equilíbrio no interior da pluma do jato de plasma, oferecendo assim uma nova interpretação estrutural para a origem das cadeias de carbono em nanoespumas produzidas por PLD.