[ 001 ] A presente invenção refere-se a nano válvulas de retenção que são constituídas por películas de zinco perfuradas, com os furos obstruídos por moléculas de benzeno que permitem a passagem de xenônio pelos furos da película num sentido mas não no sentido contrário, quaisquer que sejam as pressões do xenônio nos dois lados da película. Com esta capacidade e complementada por componentes convencionais, constituem um sistema termodinâmico capaz de captar energia da água ou do ar do ambiente. Para a construção das mesmas é prevista a montagem de “furos" sólidos de gálio, através de um microscópio de força atômica (AFM) multi sondas, eletrodeposição da película e posterior remoção dos átomos de gálio para liberação dos furos.

[ 002 ] Não existe nenhum outro dispositivo que execute as funções das nano válvulas de retenção e nem os métodos de criação de “furos” sólidos e AFMs multi sondas para a construção das mesmas ou de outros dispositivos..

[ 003 ] A versão preferencial da invenção ora protegida encontra-se representada nas figuras anexas, onde:

[ 004 ] - A figura 1 apresenta uma película de zinco das nano válvulas de retenção com um furo, o sistema de organização dos átomos de zinco e as camadas com furo hexagonal e com furo triangular.

[ 005 ] - A figura 2 apresenta uma molécula de benzeno, em perspectiva, encaixada num furo hexagonal da película e em posição vertical passando pelo furo hexagonal e barrada pelo furo triangular.

[ 006 ] - A figura 3 apresenta um átomo de xenônio em movimento

[ 007 ] - A figura 4 apresenta uma película de zinco do filtro de benzeno com um furo, o sistema de organização dos átomos de zinco e as camadas com furo hexagonal e com furo triangular.

[ 008 ] - A figura 5 apresenta uma nano válvula de retenção com o furo obstruído por uma molécula de benzeno e um átomo de xenônio da câmara superior que se aproxima do furo mas que rebate na molécula de benzeno sem penetrar no mesmo.

[ 009 ] - A figura 6 apresenta uma nano válvula de retenção com o furo obstruído por uma molécula de benzeno e um átomo de xenônio da câmara inferior que se aproxima do furo, penetra no mesmo, rebate na parede e se choca com a molécula de benzeno deslocando-a e rumando ambos para a câmara superior.

[ 010 ] - A figura 7 apresenta uma película de zinco com um furo, com uma camada de moléculas de benzeno adendas à mesma, um átomo de xenônio e uma molécula de benzeno deslocada ambos rumando para a câmara superior e uma molécula de benzeno se encaixando no furo.

[ 011 ] - A figura 8 apresenta um furo de um filtro de benzeno com um átomo de xenônio da câmara inferior se aproximando do mesmo, penetrando, rebatendo na parede e rumando para a câmara superior.

[ 012 ] - A figura 9 apresenta um furo de um filtro de benzeno com uma molécula de benzeno se aproximando do mesmo, em posição vertical, rebatendo no furo triangular e voltando para a câmara inferior.

[ 013 ] - A figura 10 apresenta uma camada da película de zinco com sete furos hexagonais e outra camada com sete furos triangulares sendo que cada furo central é cercado por seis outros furos mantendo sempre 3 átomos de zinco entre dois furos vizinhos.

[ 014 ] - A figura 11 apresenta um módulo da película de zinco das nano válvulas de retenção com 56 furos, sustentado por um quadro de barras de tungsténio com seção retangular.

[ 015 ] - A figura 12 apresenta uma película de nano válvulas de retenção de 1 dm ² reforçada por uma grade de tungsténio cercando cada módulo de 56 furos e outras seis grades de sustentação de tungsténio, de padrões crescentes com razão 10, sendo as barras das grades contíguas giradas 45° uma em relação à outra e representadas somente as áreas perfuradas.. [ 016 ] - A figura 13 apresenta um trecho de duas camadas contíguas de grades de sustentação, giradas 45° uma em relação à outra, sendo que a grade de padrão menor tem as barras de uma direção mais alta que a da outra de forma a permitir a formação de canais que comunicam cada furo da grade maior com todos os furos da grade menor que ficam sob as barras da mesma.

[ 017 ] - A figura 14 apresenta uma película de filtro de benzeno de 1 dm ² reforçada por uma grade de tungsténio cercando cada módulo de 56 furos e outras seis grades de sustentação de tungsténio, de padrões crescentes com razão 10. Sendo as barras das grades contíguas giradas 45° uma em relação à outra e representadas somente as áreas perfuradas.

[ 018 ] - A figura 15 apresenta um corte explodido com todos os elementos que constituem uma célula de nano válvulas de retenção.

[ 019 ] - A figura 16 apresenta um corte pela placa de entrada de uma célula mostrando ao fundo a grade maior de sustentação.

[ 020 ] - A figura 17 apresenta uma placa de entrada de xenônio a 3 bar em uma célula com os furos com comunicação e também os furos sem comunicação para passagem do xenônio a 9 bar.

[ 021 ] - A figura 18 apresenta a forma típica de uma película perfurada de nano válvulas de retenção e de suas grades de sustentação com furos sem comunicação para passagem de xenônio a 3 bar e a 9 bar.

[ 022 ] - A figura 19 apresenta uma placa da câmara de benzeno que contem uma quantidade dosada de benzeno presa no interior da mesma e furos sem comunicação para passagem de xenônio a 3 bar e a 9 bar.

[ 023 ] - A figura 20 apresenta a forma típica de uma película perfurada de filtro de benzeno e de suas grades de sustentação com furos para passagem de xenônio a 3 bar e a 9 bar e furos sem comunicação para passagem de xenônio a 3 bar e a 9 bar.

[ 024 ] - A figura 21 apresenta uma placa de saida de xenônio a 9 bar em uma célula com os furos com comunicação e também os furos sem comunicação para passagem do xenônio a 3 bar. [ 025 ] - A figura 22 apresenta a vista em planta de um pacote de 10 células mostrando a tampa superior com os bocais de entrada e de saída, parafusos e porcas.

[ 026 ] - A figura 23 apresenta um corte vertical do pacote de 10 células pelo centro dos bocais mostrando que as células vizinhas são montadas invertidas de forma que cada placa de entrada e cada placa de saída atenda duas células, com exceção das placas das extremidades que atendem só uma célula.

[ 027 ] - A figura 24 apresenta um fluxograma com todos os componentes termodinâmicos integrantes do sistema.

[ 028 ] - A figura 25 apresenta um diagrama elétrico unifilar com todos os componentes elétricos integrantes do sistema.

[ 029 ] - A figura 26 apresenta um “furo” sólido de gálio montado sobre um substrato de silício tampado por duas moléculas de benzeno.

[ 030 ] - A figura 27 apresenta uma placa multi sondas, auxiliar ou final, com a área para implantação das multi sondas, a área para implantação de sondas individuais pela sonda mestra, as áreas para nivelamento, os furos para fixação, a linha de corte e a posição inicial da sonda mestra.

[ 031 ] - A figura 28 apresenta as posições das sondas de um AFM multi sondas, sendo uma mestra e seis para nivelamento, os parafusos para fixação nele e na sua base de placas multi sondas, fontes de átomos ou moléculas e substrato de silício com o respectivo perímetro e áreas a serem trabalhadas.

[ 032 ] - A figura 29 apresenta fontes para captação de átomos de tungsténio ou de gálio ou moléculas de benzeno com uma área para captura pelas multi sondas e outra para a sonda mestra capturar 1 átomo ou molécula de cada vez. É mostrada também a posição inicial da sonda mestra, furos para sua fixação na base do AFM e áreas para verificar o nivelamento.

[ 033 ] - A figura 30 apresenta um substrato de silício, com uma área para implantação de “furos” sólidos pelas multi sondas e outra para a sonda mestra implantar 1 átomo ou molécula de “furos” sólidos de cada vez. É mostrada também a posição inicial da sonda mestra, furos para sua fixação na base do AFM e áreas para verificar o nivelamento.

[ 034 ] - A figura 31 apresenta a película perfurada das nano válvulas de retenção e a grade que a sustenta, para poder descrever os processos de construção de ambas.

[ 035 ] - A figura 32 apresenta cinco grades de sustentação da película das nano válvulas de retenção, para poder descrever os processos de construção das mesmas.

[ 036 ] - A figura 33 apresenta a última grade de sustentação da película das nano válvulas de retenção, para poder descrever os processos de construção da mesma.

[ 037 ] - A figura 34 apresenta a película perfurada do filtro de benzeno e todas as suas grades de sustentação, para poder descrever os processos de construção das mesmas.

[ 038 ] A descrição explicativa e não restritiva da versão preferencial da invenção, tem por base as realizações apresentadas nas figuras anexas.

[ 039 ] A figura 1 mostra o primeiro elemento básico das nano válvulas de retenção que é uma película (1 ) formada por átomos de zinco (2) com um furo (3). A película tem os átomos organizados no sistema hexagonal compacto (4). Assim, na primeira e nas demais camadas ímpares, o furo é hexagonal (5) e na segunda e demais camadas pares, o furo é triangular (6). O furo hexagonal (5) na primeira camada representa um alargamento em relação ao furo triangular (6) na segunda camada.

[ 040 ] A figura 2 mostra o segundo elemento básico das nano válvulas de retenção que é uma molécula de benzeno (7). Primeiro em perspectiva. Em segundo lugar encaixada em um furo hexagonal, (5) da primeira camada da película (1) obstruindo o mesmo e se apoiando em átomos do contorno do furo triangular (6) da segunda camada. Em terceiro lugar, em posição vertical, passando pelo furo hexagonal (5) da primeira camada mas colidindo com átomos do contorno do furo triangular (6) da segunda camada o que impede a sua passagem.

[ 041 ] A figura 3 mostra o terceiro elemento básico das nano válvulas de retenção que é um átomo de xenônio (8) em movimento.

[ 042 ] A figura 4 mostra o quarto elemento básico das nano válvulas deretenção, que é o filtro de benzeno, que é também uma película (1 ) formada por átomos de zinco (2) com um furo (3). A película também tem os átomos organizados no sistema hexagonal compacto (4). Assim, na primeira e nas demais camadas ímpares, o furo é triangular (6) e na segunda e demais camadas pares, o furo é hexagonal (5).

[ 043 ] Nas figuras 5 até 9 a seguir, são mostradas ações que ocorrem durante o funcionamento das nano válvulas de retenção.

[ 044 ] Se a nano válvula de retenção estiver situada entre duas câmaras preenchidas por átomos de xenônio e um destes átomos (8) da câmara superior se aproximar da entrada do furo (3) obstruída pela molécula de benzeno (7), o átomo de xenônio (8) vai colidir com a molécula de benzeno (7) e retornar para o interior desta Câmara, conforme mostrado na figura 5.

[ 045 ] Se um dos Átomos de Xenônio (8), da Câmara Inferior, se aproximar da entrada do furo (3), ele vai entrar no mesmo, eventualmente colidir com a parede do furo e depois colidir com a Molécula de Benzeno (7), arrancando-a da sua posição e rumando ambos para o interior da câmara superior conforme mostrado na figura 6.

[ 046 ] Esta câmara superior vai conter uma quantidade dosada de moléculas de benzeno, suficiente para cobrir toda a película perfurada com uma camada de moléculas de benzeno (9), mais uma parte que ficará como gás junto com o xenônio. A película perfurada (1) vai ser mantida numa temperatura superior a 5°C e inferior a 80,1 °C de forma que o Benzeno esteja líquido, conforme explicado no paragrafo [ 067 ] e portanto suas moléculas vão aderir à película (1). Se uma molécula de benzeno (7) for ejetada, pela colisão de um átomo de xenônio (8), outra molécula de benzeno vizinha (10) vai ser atraída para o furo devido à coesão entre as moléculas de benzeno e à adesão destas aos átomos de zinco (2) da película (1 ), conforme mostrado na figura 7.

[ 047 ] O filtro de benzeno virá em seguida às nano válvulas de retenção e servirá para deixar passar os átomos de xenônio (8), mas impedir a passagem das moléculas de benzeno (7). Se um dos átomos de xenônio (8), vindo da câmara inferior, se aproximar da entrada de um furo (3), ele vai entrar no mesmo, eventualmente colidir com a parede do furo e depois sair, rumando para o interior da câmara superior, conforme mostrado na figura 8.

[ 048 ] Se uma molécula de benzeno (7), vindo da câmara inferior, se aproximar da entrada de um furo (3), mesmo em posição vertical, ela vai colidir com átomos do contorno do furo triangular (6) da primeira camada e voltar para a câmara inferior, conforme mostrado na figura 9.

[ 049 ] Já vimos a constituição e o funcionamento de uma nano válvula de retenção, porém a sua capacidade é muito reduzida e para obter efeitos significativos numa escala macro, ela precisa ser usada em quantidades muito grandes. Se adotarmos a distribuição de furos na película (1 ), tanto hexagonais (5) com triangulares (6) conforme mostrado na figura 10, tanto a película (1 ) como o conjunto de átomos que cercam cada furo (5) e (6) serão resistentes, pois sempre haverá uma parede de 3 átomos entre 2 furos vizinhos o que vai garantir a resistência da película (1 ) e dos furos (5) e (6), permitindo multiplicar o número de furos com segurança.

[ 050 ] A espessura da película (1 ) é muito reduzida, porém ela terá que resistir aos impactos dos átomos de Xenônio (8). Para isso, ela deve ser sustentada por um quadro de barras com seção retangular (11 ), formado por átomos de Tungsténio (12) sustentando um Módulo (13) de 56 furos (3) da película (1 ), conforme mostrado na figura 11 .

[ 051 ] Este módulo (13) ainda é muito pequeno e precisa haver uma grande quantidade deles formando uma película dos módulos das nano válvulas (14) de 1 dm ² , para termos um efeito significativo numa escala macro. Assim, é necessário criar uma estrutura de sustentação formada por uma sequência de Grades (15), (16), (17), (18), (19), (20) e (21 ), também de 1 dm ² cada de área perfurada, constituídas de átomos de Tungsténio (12), cada uma com uma distancia entre linhas de centro das barras 10 vezes maior que a da grade anterior. Esta estrutura fica normalmente submetida a uma diferença de pressões de 9 bar, mas pode ficar submetida até a 12 bar. Para evitar a obstrução de furos das grades contíguas de malha menor (22) pelas barras da grade maior (23), as barras divisórias de cada uma das direções de uma grade serão giradas 45° em relação às da grade anterior, conforme mostrado na figura 12, onde somente as áreas perfuradas destas grades estão representadas.

[ 052 ] A Tabela 1 mostra as dimensões da película e das grades de sustentação das nano válvulas.

= 5 Átomos de Xenônio

Tabela 1

[ 053 ] Alem disso, também para evitar a obstrução de furos das grades contíguas de malha menor (22) pelas barras da grade maior (23), as barras divisórias de uma das direções (24) serão mais altas que as da outra direção (25), formando canais (26) para interligar os furos da grade maior (23) com todos os furos da grade menor (22) conforme mostrado na figura 13. [ 054 ] Os módulos (27), a película dos módulos (28) e a estrutura de sustentação composta pelas grades (29), (30), (31 ), (32), (33), (34) e (35) do filtro de benzeno com as barras giradas e de alturas diferentes são análogos aos das nano válvulas de retenção com a exceção que o filtro de benzeno fica submetido a uma diferença de pressões de 3 bar e portanto a película, as grades e suas barras tem espessura menor conforme mostrado na figura 14.

[ 055 ] A Tabela 2 mostra as dimensões da película e das grades de sustentação do filtro de benzeno.

= 5 Átomos de Xenônio

Tabela 2

[ 056 ] Os componentes das nano válvulas de retenção podem ser reunidos numa célula (36) conforme mostrado no corte AA explodido, da figura 15:

- Placa da câmara de entrada (37);

- Sequência das grades de sustentação das nano válvulas (21 ), (20), (19), (18) (17) e (16);

- Película (14) dos módulos (13) das nano válvulas de retenção unida à grade de sustentação (15);

- Placa da Câmara de Benzeno (42); - Película (28) dos Módulos (27) do Filtro de Benzeno unida à grade de sustentação (29);

- Sequência das grades de sustentação do filtro de benzeno (30), (31 ), (32),

(33), (34) e (35);

- Placa da Câmara de Saida (46).

[ 057 ] A figura 16 mostra o corte BB pelo centro da placa da câmara de entrada (37) com furos (38) com comunicação (39) para entrada de xenônio a 3 bar e com furos (40), sem comunicação, para passagem do xenônio a 9 bar. Ao fundo, aparece a área perfurada da grade (21 ) das nano válvulas de retenção com seus furos e barras.

[ 058 ] A figura 17 mostra a placa da câmara de entrada (37) de plástico isolante PTFE com furos (38) com comunicação (39) para entrada de Xenônio a 3 bar e com furos (40), sem comunicação, para passagem do Xenônio a 9 bar.

[ 059 ] A figura 18 mostra a forma típica da película (14) dos módulos (13) das nano válvulas de retenção e das grades (15), (16), (17), (18), (19), (20) e (21 ) com furos (41 ), sem comunicação, para passagem de Xenônio a 3 bar e com furos (40), sem comunicação, para passagem de Xenônio a 9 bar e também a área não perfurada (43).

[ 060 ] A figura 19 mostra a placa da câmara de benzeno (42) de plástico isolante PTFE com furos (41 ), sem comunicação, para passagem de Xenônio a 3 bar e com furos (40), sem comunicação, para passagem de Xenônio a 9. bar.

[ 061 ] A figura 20 mostra a forma típica da película (28) dos módulos (27) do filtro de benzeno e das grades (29), (30), (31 ), (32), (33), (34) e (35) com furos (41 ), sem comunicação, para passagem de Xenônio a 3 bar e com furos (40), sem comunicação, para passagem de Xenônio a 9 bar e também a área não perfurada (43).

[ 062 ] A figura 21 mostra a placa da câmara de saída (46) de plástico isolante PTFE com furos (41 ), sem comunicação, para passagem de Xenônio a 3 bar e com furos (44), com comunicação (45), para saída do Xenônio a 9 bar. [ 063 ] As células (36) das nano válvulas podem ser reunidas em pacotes (53), conforme mostrado na planta, da figura 22. Alem dos elementos das células, os pacotes terão também tampa (47), com bocais de entrada (48) de xenônio a 3 bar e de saída (49) de xenônio a 9 bar, parafusos (50) com porcas (51 ), para contenção dos esforços aplicados nas nano válvulas de retenção, nos filtros de benzeno e nas tampas das extremidades e para a fixação das células (36) e dos seus elementos.

[ 064 ] As células (36) das nano válvulas de retenção estão reunidas num pacote (53) de 10 células, conforme mostrado no corte CC, da figura 23. Nos pacotes (53), a posição das células (36) contíguas será invertida, de forma que cada câmara de entrada (37) e cada câmara de saída (46) seja compartilhada por duas células (36), com exceção das células (36) das extremidades, onde haverá câmaras simples, de entrada (37) ou de saída (46). Desta forma, serão evitadas tampas intermediárias nos pacotes. Alem dos elementos das células, são mostrados também tampa (47), com bocais de entrada (48) e de saída (49), parafusos (50) com porcas (51 ), e tampa sem bocais (52).

[ 065 ] Para serem utilizados, os pacotes de células (53) precisarão integrar um sistema complementado pelos:

[ 066 ] Seguintes elementos termodinâmicos convencionais:

- Motor de Gás Comprimido (54) ou Turbina de Gás Comprimido (55)

- Trocador de Calor Xe/Ar (56) ou Xe/Água (57)

- Ventilador (58) ou Bomba (59)

- Tanque Estabilizador da Pressão (60) de 9 bar

- Válvula de Controle de Vazão (61)

- Tubulações (62) conforme mostrado no fluxograma termodinâmico na figura 24.

[ 067 ] Seguintes elementos elétricos convencionais:

- Gerador de CA (63) com Retificador (64);

- Bateria (65); - Central de alimentação elétrica (66) com termostatos (67) com sensores (68) para as resistências das grades (29), (30), (31), (32), (33), (34) e (35) dos filtros de benzeno e para as resistências das grades (15), (16), (17), (18), (19), (20) e (21 ) das nano válvulas de retenção onde a temperatura do ar ou da água ambiente não for suficientemente superior a 5 °C;

- Motor do ventilador (69);

- Motor da bomba (70);

- Fiação (71 ); conforme mostrado no diagrama elétrico unifilar na figura 25.

[ 068 ] Durante o funcionamento do sistema, o xenônio (8) vai percorrer o seguinte ciclo termodinâmico, na versão preferencial com um pacote (53) de 20 células (36):

- Entra pelos bocais de entrada (48) à pressão de 3 bar e à temperatura 10 °C, na vazão de 1 ,75 l/s;

- Passa através das Nano Válvulas de Retenção Isotermicamente aumentando sua pressão para 12 bar e reduzindo sua vazão para 0,44 l/s;

- Atravessa o Filtro de Benzeno isotermicamente e sofre uma queda de pressão para 9 bar e um aumento de vazão para 0,58 l/s;

- Se acumula no tanque estabilizador (60) nesta mesma pressão

- Passa por uma válvula (61 ) que controla sua vazão;

- Passa por um motor (54) ou turbina (55) de gás comprimido que retira sua energia e faz cair a sua pressão para 3 bar e sua temperatura para -90 °C;

- Passa por um trocador de calor Xe/Ar (56) ou Xe/Água (57) que retira energia do Ar ou da Água, mantém a sua pressão e eleva sua temperatura para 10 °C;

- Recomeça o ciclo.

[ 069 ] No ciclo termodinâmico acima, as nano válvulas de retenção constituem o único dispositivo capaz de fazer o xenônio (8) passar da pressão de 3 bar para a pressão de 12 bar isotermicamente e sem absorção de energia externa ao sistema, o que complementado pelos demais componentes com as respectivas operações convencionais permite emprestar energia do ambiente. [ 070 ] A seguir serão descritos os processos para construção das nano válvulas de retenção:

[ 071 ] Para se construir uma nano válvula de retenção poderia se gerar películas de zinco (14) e (28) e se fazer furos (3) retirando átomo por átomo com um microscópio de força atômica - AFM. Esta operação seria muito difícil, se não impossível, porque as camadas onde o furo é triangular (6) escondem parte dos átomos da próxima camada com furo hexagonal (5). Para construir, átomo a átomo, uma película com muitos furos, a quantidade de átomos seria cerca de 3,8 vezes superior à quantidade de átomos dos furos.

[ 072 ] Como o diâmetro metálico do átomo de zinco (2) é 268 pm e o do átomo de gálio (72) é 270 pm, a solução encontrada foi construir um “furo” sólido de gálio (73) formado por camadas hexagonais (74) e camadas triangulares (75) de átomos de gálio (72) , com os mesmos número e posição dos átomos de zinco (2) que sairiam do furo (3) da película (1), sobre um substrato de silício (76) e depois depositar neste substrato, por eletrólise, uma película de zinco em tomo do “furo” sólido. Embora o sistema de cristalização do gálio seja diferente do do zinco, como ele vai ser colocado um a um, não haverá problemas. Após a construção do “furo” sólido, deverá ser depositada uma pilha com 2 ou 3 moléculas de benzeno (7), sobre a última camada do “furo” (73), que será hexagonal, para que a molécula de benzeno (7), que é isolante, evite a deposição de átomos de zinco (2) sobre a ponta do “furo” durante a eletrólise, o que impediría a remoção posterior dos átomos de gálio (72), conforme mostrado na figura 26. Para que a pilha de moléculas de benzeno (7) permaneça fixada nos “furos” sólidos (73), a temperatura do substrato (76) e dos “furos” sólidos precisará ser mantida abaixo de 5,5° C para que as moléculas de benzeno (7) permaneçam no estado sólido. Nesta temperatura, os átomos de gálio (72) com temperatura de fusão de 29,8 °C, também permanecerão no estado sólido. No parágrafo [ 080 ] será descrito o processo para fusão e remoção dos átomos de gálio (72), deixando furos (3) nas películas de zinco (14) e (28). [ 073 ] Apesar do artifício dos “furos” sólidos de gálio (73), se se tentasse construí-los átomo a átomo, numa área de 1 dm ² , com um AFM convencional, supondo a colocação de cada átomo em 2 segundos, demoraria cerca de 4,6 milhões de milênios. A solução encontrada foi desenvolver um AFM multi sondas, conforme descrito a seguir, para se chegar num tempo de fabricação razoável.

[ 074 ] São duas as idéias básicas para o AFM multi sondas: A primeira é, ao invés de dotar um AFM só com uma sonda, ter também uma placa com múltiplas sondas que possam operar simultaneamente, guiadas por uma sonda mestra. A segunda, é construir uma sequência de placas auxiliares dotadas de múltiplas sondas, em número cada vez maior, até chegar na placa final com todas as 56 x 10 ¹⁴ sondas necessárias. Nestas placas auxiliares, a variação do número de sondas de uma placa para a seguinte vai crescendo em progressão geométrica de razão 10 conforme descrito detalhadamente na Tabela 3.

[ 075 ] Supondo cada colocação de átomos em 2 segundos, o tempo útil para a construção das 14 placas multi sondas auxiliares mais a final seria de 2 horas, 4 minutos e 8 segundos úteis. Depois de pronta, a placa multi sondas final, supondo o mesmo tempo de colocação, a construção de todos os furos sólidos das nano válvulas ou do filtro de benzeno numa área de 1 dm ² levaria 2 minutos e 30 segundos úteis ou 1 minuto e 24 segundos úteis, respectivamente. Assim, o desenvolvimento de um AFM multi sondas é indispensável para tornar viável a construção das nano válvulas de retenção.

[ 076 ] Cada placa multi sondas (77), auxiliar ou final do AFM, será dotada de uma área de 10 cm X 10 cm (78), para implantação de até 56 x 10 ¹⁴ sondas e outra área de 10 cm X 10 cm (79) para implantação de sondas de referência pela sonda mestra. É mostrada também a posição inicial da sonda mestra (80). Se as Placas forem fundidas e depois resfriadas lentamente até solidificar e esfriar, a planicidade deverá ser suficiente para garantir a operação simultânea de todas as multi sondas. Cada placa terá também furos (81 ) para sua fixação no AFM ou em sua base e áreas (82) para verificar o nivelamento antes da

Tabela 3 construção das multi sondas. Após a construção das multi sondas, a placa deverá ser cortada na linha (83) e abertos furos nas áreas (82) da parte que contém as multi sondas, para permitir a passagem das sondas de nivelamento do AFM e montada no AFM, conforme mostrado na figura 27.

[ 077 ] Como referência para a posição de componentes ou acessórios do AFM, são mostrados o perímetro (84) e áreas (78) ou (89) ou (95) e (79) ou (90) ou (96) de placas multi sondas (77) ou fontes de átomos ou moléculas (94) ou substrato de silício (76). O AFM terá 7 sondas convencionais sendo 1 mestra (85) e 6 para nivelamento (86). A sonda mestra (85) vai construir de forma convencional uma sonda ou um “furo” sólido (73) de referência, enquanto as outras multi sondas irão montar simultaneamente diversas sondas ou diversos “furos” sólidos. O AFM será dotado também de parafusos (88) para fixação da placa multi sondas em si e na sua base e fixação dos demais acessórios em sua base. As sondas de nivelamento (86) servirão para ajustar o perfeito paralelismo entre a placa multi sondas montada no AFM e a outra placa multi sondas auxiliar ou final em construção ou um substrato de silício (76) dos furos sólidos (73) ou a fonte (94) de átomos de tungsténio (12) ou de gálio (72) ou a fonte (94) de moléculas de benzeno (7). O local da sonda mestra (85) é o local inicial, mas ela pode se deslocar em toda a área (79) ou (90) ou (96) levando as multi sondas junto nas operações descritas na Tabela 3, conforme mostrado na figura 28. Após o desenvolvimento da sonda mestra comandando as multi sondas, a mesma poderá ser substituída pela programação dos movimentos das multi sondas.

[ 078 ] Cada fonte (94) para captação de átomos de tungsténio (12) ou de gálio (72) ou moléculas de benzeno (7) terá uma área de 10 cm x 10 cm, (89) para capturar até 56 x 10 ¹⁴ átomos ou Moléculas de cada vez pelas multi sondas e outra de 10 cm x 10 cm (90) para a sonda mestra capturar 1 átomo ou molécula de cada vez em totais de 75 átomos de gálio (72) para furos sólidos (73) das nano válvulas, 42 átomos de gálio (72) para furos sólidos (73) do filtro de benzeno ou 19 átomos de tungsténio (12) para sondas. É mostrada também a posição inicial da sonda mestra (91 ). Se as fontes forem fundidas e depois resfriadas lentamente até solidificar e esfriar, a planicidade deverá ser suficiente para garantir a operação simultânea de todas as multi sondas. Cada fonte terá também furos (92) para sua fixação na base do AFM e áreas (93) para verificar o nivelamento antes da captura de átomos ou moléculas, conforme mostrado na figura 29.

[ 079 ] Cada substrato de silício (76) para “furos” sólidos (73) também terá uma área de 10 cm x 10 cm (95), para implantar 56 x 10 ¹⁴ Átomos ou Moléculas para “Furos” Sólidos das Nano Válvulas ou do Filtro de Benzeno de cada vez num total de 75 vezes ou 42 vezes respectivamente e depois ser depositada a película (14) ou (28) de átomos de zinco (2) e outra de 10 cm x 10 cm (96) para implantar 1 Átomo ou Molécula de cada vez com a Sonda Mestra nos mesmos totais de vezes. É mostrada também a posição inicial da sonda mestra (97). Se os Substratos de Silicio (76) forem fundidos e depois resfriados lentamente até solidificar e esfriar, a planicidade deverá ser suficiente para garantir a operação simultânea de todas as multi sondas. O substrato de Silício (76) terá também furos (98) para sua fixação na base do AFM e áreas (99) para verificar o nivelamento antes da implantação de átomos ou moléculas formando furos sólidos (73), conforme mostrado na figura 30.

[ 080 ] Depois de construídos os “furos” sólidos (73) sobre um substrato de silicio (76) é construída por eletrodeposição a película de zinco (14) sobre o mesmo. Em seguida, a grade (15) de sustentação dos módulos (13), formada por átomos de Tungsténio (12), é construída sobre a película de zinco (14), por um processo de foto litografia UV, devido à reduzida largura de suas barras. As barras divisórias desta grade de uma das direções (24) terão altura maior que as da outra (25) para permitir a passagem de átomos de Xenônio (8) entre as Grades (16) e (15). A área não perfurada (43) terá também a mesma altura das barras mais altas (24). Para isso, o processo se dará em duas fases: Na primeira, serão formadas as barras de ambas as direções (24) e (25) e a área não perfurada (43). Na segunda serão completadas as barras de maior altura (24) e a área não perfurada (43).

Durante a construção dos “furos” sólidos (73), o depósito da película de zinco

(14) e a construção da grade (15) sobre a película (14), a temperatura do substrato (76) e dos “furos” sólidos (73) precisa ser mantida abaixo de 5,5 °C, para manter as moléculas de benzeno (7) em estado sólido, o que também evita a difusão dos átomos de gálio (72) entre os átomos de zinco (2). Após estas operações, a película (14) com os “furos” sólidos de gálio (73) e a grade

(15) devem ser descoladas do substrato (76), montadas numa seqüência de grades (16), (17), (18), (19), (20) e (21 ) e submetidas inicialmente a um gás sob certa pressão e repentinamente ao mesmo gás aquecido sob a mesma pressão, de forma que assim que os átomos de gálio (73) se fundirem, sejam expulsos da película (14) liberando os furos, sem ter tempo para se difundirem entre os átomos de zinco (2), conforme mostrado na figura 31 .

[ 081 ] As grades de sustentação (16), (17), (18), (19) e (20) serão construídas com átomos de tungsténio (12), separadamente, pelo processo de fotolitografia. Da mesma forma, as barras divisórias de uma das direções destas grades (24) terão altura maior que as da outra (25) e o processo também se dará em duas fases. A área não perfurada (43) terá também a mesma altura das barras de altura maior (24), conforme mostrado na figura 32.

[ 082 ] A grade (21 ) será construída como uma chapa plana de tungsténio recortada a laser. Nesta grade as barras de ambas as direções (24) e (25) terão a mesma altura porque ela ficará defronte à câmara de entrada (37) e não haverá necessidade de formação de canais (26). A área não perfurada (43) terá também a mesma altura, conforme mostrado na figura 33.

[ 083 ] Os processos de construção da película (28) e das grades (29), (30), (31 ), (32), (33), (34) e (35) do filtro de benzeno serão respectivamente os mesmos usados para a construção da película e das grades das nano válvulas. Porém todas as grades de sustentação, as suas barras e a película serão de menor espessura porque deverão resistir a uma diferença de pressões de 3 bar somente, conforme mostrado na figura 34.