BR102021017175A2 - NANO CHECK VALVES AND CONSTRUCTION METHODS - Google Patents

Abstract

Nano válvulas de retenção constituídas por películas de zinco perfuradas, apoiadas em sequências de grades de tungstênio, de reticulados crescentes em progressão de razão 10, com os furos obstruídos por moléculas de benzeno, complementada por um filtro para retenção do benzeno, também de película de zinco perfurada. Esta concepção permite 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 pelos componentes convencionais motor ou turbina de gás comprimido, trocador de calor Xe/Ar ou Xe/Água, tanque estabilizador da pressão, válvula de controle de vazão, gerador, bateria e alimentação elétrica com termostatos para as resistências das grades dos filtros de benzeno e eventualmente das nano válvulas de retenção, 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 AFMs multi sondas, eletrodeposição das películas e posterior remoção dos átomos de gálio para liberação dos furos.

Nano check valves made of perforated zinc films, supported by sequences of tungsten grids, with increasing reticulates in ratio 10 progression, with the holes obstructed by benzene molecules, complemented by a filter to retain the benzene, also made of perforated zinc. This design allows the passage of xenon through the holes in the film in one direction, but not in the opposite direction, whatever the xenon pressures on the two sides of the film. With this capacity and complemented by conventional components, engine or compressed gas turbine, Xe/Air or Xe/Water heat exchanger, pressure stabilizer tank, flow control valve, generator, battery and power supply with thermostats for grid resistances of the benzene filters and eventually of the nano check valves, constitute a thermodynamic system capable of capturing energy from the water or the air in the environment. For their construction, the assembly of solid gallium “holes” is foreseen, through multi-probe AFMs, electrodeposition of the films and subsequent removal of the gallium atoms to release the holes.

Description

NANO VÁLVULAS DE RETENÇÃO E MÉTODOS DE CONSTRUÇÃONANO CHECK VALVES AND CONSTRUCTION METHODS RELATÓRIOREPORT

[ 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 atomica (AFM) multi sondas, eletrodeposição da película e posterior remoção dos átomos de gálio para liberação dos furos.[ 001] The present invention relates to nano check valves that are made of perforated zinc films, with the holes obstructed by benzene molecules that allow the passage of xenon through the holes in the film in one direction but not in the opposite direction, any let be the xenon pressures on both sides of the film. With this capacity and complemented by conventional components, they constitute a thermodynamic system capable of capturing energy from water or ambient air. For their construction, the assembly of solid gallium “holes” is foreseen, through a multi-probe atomic force microscope (AFM), electrodeposition of the film and subsequent removal of the gallium atoms to release the holes.

[ 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..[ 002] There is no other device that performs the functions of nano check valves nor the methods of creating solid “holes” and multi-probe AFMs for the construction of the same or other devices..

[ 003] A versão preferencial da invenção ora protegida encontra-se representada nas figuras anexas, onde:[ 003] The preferred version of the invention now protected is represented in the attached figures, where:

[ 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.[ 004] - Figure 1 shows a zinc film of the nano check valves with a hole, the organization system of the zinc atoms and the layers with a hexagonal hole and a triangular hole.

[ 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.[ 005] - Figure 2 shows a benzene molecule, in perspective, fitted into a hexagonal hole in the film and in a vertical position passing through the hexagonal hole and barred by the triangular hole.

[ 006] - A figura 3 apresenta um átomo de xenônio em movimento[ 006] - Figure 3 shows a xenon atom in motion

[ 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.[ 007] - Figure 4 shows a zinc benzene filter film with a hole, the organization system of the zinc atoms and the layers with a hexagonal hole and a triangular hole.

[ 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.[ 008] - Figure 5 shows a nano check valve with the hole obstructed by a benzene molecule and a xenon atom from the upper chamber that approaches the hole but bounces off the benzene molecule without penetrating it.

[ 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.[ 009] - Figure 6 shows a nano check valve with the hole obstructed by a benzene molecule and a xenon atom from the lower chamber that approaches the hole, penetrates it, bounces off the wall and collides with the benzene molecule. benzene moving it and heading both towards the upper chamber.

[ 010] - A figura 7 apresenta uma película de zinco com um furo, com uma camada de moléculas de benzeno aderidas 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.[ 010] - Figure 7 shows a zinc film with a hole, with a layer of benzene molecules adhered to it, a xenon atom and a displaced benzene molecule both heading towards the upper chamber and a benzene molecule fitting in in the hole.

[ 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.[ 011] - Figure 8 shows a hole in a benzene filter with a xenon atom from the lower chamber approaching it, penetrating, hitting the wall and heading towards the upper chamber.

[ 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.[ 012] - Figure 9 shows a hole in a benzene filter with a benzene molecule approaching it, in a vertical position, hitting the triangular hole and returning to the lower chamber.

[ 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.[ 013] - Figure 10 shows a layer of zinc film with seven hexagonal holes and another layer with seven triangular holes, with each central hole surrounded by six other holes, always keeping 3 zinc atoms between two neighboring holes.

[ 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 tungstênio com seção retangular.[ 014] - Figure 11 shows a zinc film module of the nano check valves with 56 holes, supported by a frame of tungsten bars with a rectangular section.

[ 015] - A figura 12 apresenta uma película de nano válvulas de retenção de 1 dm2 reforçada por uma grade de tungstênio 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..[ 015] - Figure 12 shows a film of nanoretention valves of 1 dm2 reinforced by a tungsten grid surrounding each 56-hole module and another six tungsten support grids, of increasing patterns with ratio 10, being the bars of the contiguous grids rotated 45° in relation to each other and only perforated areas represented..

[ 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.[ 016] - Figure 13 shows a section of two contiguous layers of support grids, rotated 45° in relation to each other, and the grid with a smaller pattern has the bars in one direction higher than the other in order to allow the formation of channels that communicate each hole in the larger grid with all the holes in the smaller grid that are under the bars of the same.

[ 017] -A figura 14 apresenta uma película de filtro de benzeno de 1 dm2 reforçada por uma grade de tungstênio cercando cada módulo de 56 furos e outras seis grades de sustentação de tungstênio, 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.[ 017] - Figure 14 shows a benzene filter film of 1 dm2 reinforced by a tungsten grid surrounding each 56-hole module and another six tungsten support grids, in increasing patterns with ratio 10. Being the bars of the grids contiguous parts rotated 45° in relation to each other and only the perforated areas are represented.

[ 018] - A figura 15 apresenta um corte explodido com todos os elementos que constituem uma célula de nano válvulas de retenção.[ 018] - Figure 15 shows an exploded section with all the elements that make up a cell of nano check valves.

[ 019] - A figura 16 apresenta um corte pela placa de entrada de uma célula mostrando ao fundo a grade maior de sustentação.[ 019] - Figure 16 shows a cut through the entrance plate of a cell showing the larger support grid in the background.

[ 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.[ 020] - Figure 17 shows a xenon input plate at 3 bar in a cell with the holes with communication and also the holes without communication for the passage of xenon at 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.[ 021] - Figure 18 shows the typical shape of a perforated film of nano check valves and their support grids with holes without communication for the passage of xenon at 3 bar and 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.[ 022] - Figure 19 shows a plate of the benzene chamber that contains a measured amount of benzene trapped inside it and holes without communication for the passage of xenon at 3 bar and 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.[ 023] - Figure 20 shows the typical shape of a perforated benzene filter film and its support grids with holes for passing xenon at 3 bar and 9 bar and holes without communication for passing xenon at 3 bar and at 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.[ 024] - Figure 21 shows a xenon output plate at 9 bar in a cell with the holes with communication and also the holes without communication for the passage of xenon at 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.[ 025] - Figure 22 shows a plan view of a pack of 10 cells showing the top cover with the inlet and outlet nozzles, screws and nuts.

[ 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.[ 026] - Figure 23 shows a vertical section of the 10-cell package through the center of the nozzles, showing that the neighboring cells are mounted inverted so that each input plate and each output plate serves two cells, with the exception of the end plates serving only one cell.

[ 027] - A figura 24 apresenta um fluxograma com todos os componentes termodinâmicos integrantes do sistema.[ 027] - Figure 24 shows a flowchart with all the thermodynamic components of the system.

[ 028] - A figura 25 apresenta um diagrama elétrico unifilar com todos os componentes elétricos integrantes do sistema.[ 028] - Figure 25 shows a single-line electrical diagram with all the electrical components that make up the system.

[ 029] - A figura 26 apresenta um “furo” sólido de gálio montado sobre um substrato de silício tampado por duas moléculas de benzeno.[ 029] - Figure 26 shows a solid gallium “hole” mounted on a silicon substrate capped by two benzene molecules.

[ 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.[ 030] - Figure 27 shows a multi probe plate, auxiliary or final, with the area for implanting the multi probes, the area for implanting individual probes by the master probe, the areas for leveling, the holes for fixing, the line of cut and the starting position of the master probe.

[ 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.[ 031] - Figure 28 shows the positions of the probes of a multi-probe AFM, one master and six for leveling, the screws for fixing it and its base of multi-probe plates, sources of atoms or molecules and silicon substrate with the respective perimeter and areas to be worked.

[ 032] - A figura 29 apresenta fontes para captação de átomos de tungstênio 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.[ 032] - Figure 29 shows sources for capturing tungsten or gallium atoms or benzene molecules with an area for capture by the multiprobes and another for the master probe to capture 1 atom or molecule at a time. It also shows the initial position of the master probe, holes for its fixation in the base of the AFM and areas to check the leveling.

[ 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.[ 033] - Figure 30 shows a silicon substrate, with an area for the implantation of solid “holes” by the multi probes and another for the master probe to implant 1 atom or molecule of solid “holes” at a time. It also shows the initial position of the master probe, holes for its fixation in the base of the AFM and areas to check the leveling.

[ 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.[ 034] - Figure 31 shows the perforated film of the nano check valves and the grid that supports it, in order to describe the construction processes of both.

[ 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.[ 035] - Figure 32 shows five support grids for the film of the nano check valves, in order to describe their construction processes.

[ 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.[ 036] - Figure 33 shows the last support grid for the film of the nano check valves, in order to describe the construction processes of the same.

[ 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.[ 037] - Figure 34 shows the perforated film of the benzene filter and all its support grids, in order to describe their construction processes.

[ 038] A descrição explicativa e não restritiva da versão preferencial da invenção, tem por base as realizações apresentadas nas figuras anexas.[ 038] The explanatory and non-restrictive description of the preferred version of the invention is based on the achievements shown in the attached figures.

[ 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.[ 039] Figure 1 shows the first basic element of nano check valves, which is a film (1) formed by zinc atoms (2) with a hole (3). The film has the atoms organized in the compact hexagonal system (4). Thus, in the first and other odd layers, the hole is hexagonal (5) and in the second and other even layers, the hole is triangular (6). The hexagonal hole (5) in the first layer represents an enlargement with respect to the triangular hole (6) in the second layer.

[ 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 ο que impede a sua passagem.[ 040] Figure 2 shows the second basic element of nano check valves, which is a benzene molecule (7). First in perspective. Secondly, fitted in a hexagonal hole (5) of the first layer of the film (1) obstructing it and resting on atoms of the outline of the triangular hole (6) of the second layer. Thirdly, in a vertical position, passing through the hexagonal hole (5) of the first layer but colliding with atoms around the triangular hole (6) of the second layer ο which prevents its passage.

[ 041] A figura 3 mostra o terceiro elemento básico das nano válvulas de retenção que é um átomo de xenônio (8) em movimento.[ 041] Figure 3 shows the third basic element of nano check valves, which is a moving xenon (8) atom.

[ 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).[ 042] Figure 4 shows the fourth basic element of nano check valves, which is the benzene filter, which is also a film (1) formed by zinc atoms (2) with a hole (3). The film also has the atoms arranged in the compact hexagonal system (4). Thus, in the first and other odd layers, the hole is triangular (6) and in the second and other even layers, the hole is hexagonal (5).

[ 043] Nas figuras 5 até 9 a seguir, são mostradas ações que ocorrem durante o funcionamento das nano válvulas de retenção.[ 043] In figures 5 to 9 below, actions that occur during the operation of the nano check valves are shown.

[ 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.[ 044] If the nano check valve is located between two chambers filled with xenon atoms and one of these atoms (8) of the upper chamber approaches the entrance of the hole (3) obstructed by the benzene molecule (7), the atom of xenon (8) will collide with the benzene molecule (7) and return to the interior of this chamber, as shown in figure 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.[ 045] If one of the Xenon Atoms (8), from the Lower Chamber, approaches the hole entrance (3), it will enter it, eventually collide with the hole wall and then collide with the Benzene Molecule (7 ), pulling it out of its position and heading both towards the interior of the upper chamber as shown in figure 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 â 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.[ 046] This upper chamber will contain a measured amount of benzene molecules, enough to cover the entire perforated film with a layer of benzene molecules (9), plus a part that will remain as a gas along with the xenon. The perforated film (1) will be kept at a temperature above 5°C and below 80.1°C so that the Benzene is liquid, as explained in paragraph [067] and therefore its molecules will adhere to the film (1) . If a benzene molecule (7) is ejected by the collision of a xenon atom (8), another neighboring benzene molecule (10) will be attracted to the hole due to the cohesion between the benzene molecules and their adhesion to the atoms. of zinc (2) of the film (1), as shown in figure 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.[ 047] The benzene filter will come next to the nano retention valves and will serve to let the xenon atoms (8) pass through, but prevent the passage of benzene molecules (7). If one of the xenon atoms (8), coming from the lower chamber, approaches the entrance of a hole (3), it will enter it, eventually collide with the wall of the hole and then leave, heading towards the interior of the upper chamber. , as shown in Figure 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.[ 048] If a benzene molecule (7), coming from the lower chamber, approaches the entrance of a hole (3), even in a vertical position, it will collide with atoms around the triangular hole (6) of the first layer and return to the lower chamber, as shown in figure 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 0 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 0 número de furos com segurança.[ 049] We have already seen the constitution and operation of a nano check valve, but its capacity is very limited and to obtain significant effects on a macro scale, it needs to be used in very large quantities. If we adopt the distribution of holes in the film (1), both hexagonal (5) and triangular (6) as shown in figure 10, both the film (1) and the set of atoms surrounding each hole (5) and (6) they will be resistant, as there will always be a wall of 3 atoms between 2 neighboring holes, which will guarantee the resistance of the film (1) and the holes (5) and (6), allowing to multiply the number of holes safely.

[ 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 Tungstênio (12) sustentando um Módulo (13) de 56 furos (3) da película (1), conforme mostrado na figura 11.[ 050] The thickness of the film (1) is very reduced, but it will have to resist the impacts of Xenon atoms (8). For this, it must be supported by a frame of bars with a rectangular section (11), formed by Tungsten atoms (12) supporting a Module (13) with 56 holes (3) of the film (1), as shown in figure 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 dm2, 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 dm2 cada de área perfurada, constituídas de átomos de Tungstênio (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 ás da grade anterior, conforme mostrado na figura 12, onde somente as áreas perfuradas destas grades estão representadas.[ 051] This module (13) is still very small and there needs to be a large number of them forming a film of the modules of the nano valves (14) of 1 dm2, in order to have a significant effect on a macro scale. Thus, it is necessary to create a support structure formed by a sequence of Grids (15), (16), (17), (18), (19), (20) and (21), also of 1 dm2 each in area perforated, consisting of Tungsten atoms (12), each with a distance between the centerlines of the bars 10 times greater than that of the previous grid. This structure is normally subjected to a pressure difference of 9 bar, but can be subjected to up to 12 bar. In order to avoid the obstruction of holes in the contiguous grids of smaller mesh (22) by the bars of the larger grid (23), the dividing bars of each of the directions of a grid will be rotated 45° in relation to those of the previous grid, as shown in the figure. 12, where only the perforated areas of these grids are shown.

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

[ 052] Table 1 shows the dimensions of the film and the support grids of the nanovalves.

[ 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.[ 053] In addition, also to avoid the obstruction of holes in the adjacent grids of smaller mesh (22) by the bars of the larger grid (23), the dividing bars of one of the directions (24) will be higher than those of the other direction ( 25), forming channels (26) to interconnect the holes in the larger grid (23) with all the holes in the smaller grid (22) as shown in figure 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.[ 054] The modules (27), the film of the modules (28) and the support structure composed of the grids (29), (30), (31), (32), (33), (34) and (35) ) of the benzene filter with the bars rotated and of different heights are analogous to those of the nano check valves with the exception that the benzene filter is subjected to a pressure difference of 3 bar and therefore the film, the grids and their bars have smaller thickness as shown in figure 14.

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

[ 055] Table 2 shows the dimensions of the film and the support grids of the benzene filter.

[ 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 Saída (46).

[ 056] The components of the nano check valves can be gathered in a cell (36) as shown in the exploded section AA, of figure 15:

• - Inlet chamber plate (37);
• - Sequence of the support grids of the nano valves (21), (20), (19), (18) (17) and (16);
• - Film (14) of the modules (13) of the nano retention valves attached to the support grid (15);
• - Plate of the Chamber of Benzene (42);
• - Film (28) of the Benzene Filter Modules (27) attached to the support grid (29);
• - Sequence of the benzene filter support grids (30), (31), (32), (33), (34) and (35);
• - Exit Chamber Plate (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.[ 057] Figure 16 shows the BB cut through the center of the inlet chamber plate (37) with holes (38) with communication (39) for xenon input at 3 bar and with holes (40), without communication, for passage of xenon at 9 bar. In the background, the perforated area of the grid (21) of the nano check valves with their holes and bars appears.

[ 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.[ 058] Figure 17 shows the inlet chamber plate (37) made of PTFE insulating plastic with holes (38) with communication (39) for Xenon input at 3 bar and with holes (40), without communication, for passage of the Xenon at 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).[ 059] Figure 18 shows the typical shape of the film (14) of the modules (13) of the nano check valves and the grids (15), (16), (17), (18), (19), (20) ) and (21) with holes (41), without communication, for passing Xenon at 3 bar and with holes (40), without communication, for passing Xenon at 9 bar and also the non-perforated area (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.[ 060] Figure 19 shows the benzene chamber plate (42) made of PTFE insulating plastic with holes (41), without communication, for passing Xenon at 3 bar and with holes (40), without communication, for passing Xenon to 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).[ 061] Figure 20 shows the typical shape of the film (28) of the modules (27) of the benzene filter and the grids (29), (30), (31), (32), (33), (34) and (35) with holes (41), without communication, for passing Xenon at 3 bar and with holes (40), without communication, for passing Xenon at 9 bar and also the non-perforated area (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.[ 062] Figure 21 shows the output chamber plate (46) of PTFE insulating plastic with holes (41), without communication, for passage of Xenon at 3 bar and with holes (44), with communication (45), for Xenon output at 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.[ 063] The cells (36) of the nano valves can be assembled in packages (53), as shown in the plan, of figure 22. In addition to the elements of the cells, the packages will also have a lid (47), with inlet nozzles (48 ) of xenon at 3 bar and output (49) of xenon at 9 bar, screws (50) with nuts (51), to contain the efforts applied to the nano check valves, benzene filters and end caps and to fixing the cells (36) and their elements.

[ 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).[ 064] The cells (36) of the nano check valves are gathered in a package (53) of 10 cells, as shown in the cut CC, of figure 23. In the packages (53), the position of the contiguous cells (36) will be inverted , so that each inlet chamber (37) and each outlet chamber (46) is shared by two cells (36), with the exception of the cells (36) at the ends, where there will be simple, inlet (37) or output (46). In this way, intermediate lids on packages will be avoided. In addition to the cell elements, a lid (47) with inlet (48) and output nozzles (49), screws (50) with nuts (51) and a lid without nozzles (52) are also shown.

[ 065] Para serem utilizados, os pacotes de células (53) precisarão integrar um sistema complementado pelos:[ 065] To be used, the cell packages (53) will need to integrate a system complemented by:

[ 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.

[ 066] Following conventional thermodynamic elements:

• - Compressed Gas Engine (54) or Compressed Gas Turbine (55)
• - Xe/Air (56) or Xe/Water (57) Heat Exchanger
• - Fan (58) or Pump (59)
• - Pressure Stabilizer Tank (60) of 9 bar
• - Flow Control Valve (61)
• - Piping (62) as shown in the thermodynamic flowchart in figure 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.

[ 067] Following conventional electrical elements:

• - AC Generator (63) with Rectifier (64);
• - Battery (65);
• - Power supply unit (66) with thermostats (67) with sensors (68) for the grid resistances (29), (30), (31), (32), (33), (34) and (35) of the benzene filters and for the resistances of the grids (15), (16), (17), (18), (19), (20) and (21) of the nano check valves where the air or water temperature environment is not sufficiently higher than 5 °C;
• - Fan motor (69);
• - Pump motor (70);
• - Wiring (71); as shown in the single-line electrical diagram in figure 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.

[ 068] During the operation of the system, the xenon (8) will go through the following thermodynamic cycle, in the preferred version with a package (53) of 20 cells (36):

• - It enters through the inlet nozzles (48) at a pressure of 3 bar and a temperature of 10 °C, at a flow rate of 1.75 l/s;
• - It passes through the Nano Check Valves Isothermally increasing its pressure to 12 bar and reducing its flow to 0.44 l/s;
• - It passes through the Benzene Filter isothermally and suffers a pressure drop to 9 bar and an increase in flow to 0.58 l/s;
• - Accumulates in the stabilizer tank (60) at this same pressure
• - It passes through a valve (61) that controls its flow;
• - It passes through a compressed gas engine (54) or turbine (55) which removes its energy and causes its pressure to drop to 3 bar and its temperature to -90 °C;
• - It passes through an Xe/Air (56) or Xe/Water (57) heat exchanger that removes energy from the Air or Water, maintains its pressure and raises its temperature to 10 °C;
• - Start the cycle again.

[ 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.[ 069] In the above thermodynamic cycle, the nano check valves are the only device capable of making xenon (8) pass from a pressure of 3 bar to a pressure of 12 bar isothermally and without absorbing energy external to the system, which complements by the other components with the respective conventional operations allows to borrow energy from the environment.

[ 070] A seguir serão descritos os processos para construção das nano válvulas de retenção:[ 070] The processes for the construction of nano check valves will be described below:

[ 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 ã quantidade de átomos dos furos.[ 071] To build a nano check valve could generate zinc films (14) and (28) and make holes (3) removing atom by atom with an atomic force microscope - AFM. This operation would be very difficult, if not impossible, because the layers where the hole is triangular (6) hide part of the atoms of the next layer with a hexagonal hole (5). To build, atom by atom, a film with many holes, the number of atoms would be about 3.8 times greater than the number of atoms in the holes.

[ 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 torno 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 impediria 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).[ 072] As the metallic diameter of the zinc atom (2) is 268 pm and that of the gallium atom (72) is 270 pm, the solution found was to build a solid “hole” of gallium (73) formed by hexagonal layers ( 74) and triangular layers (75) of gallium atoms (72), with the same number and position of the zinc atoms (2) that would come out of the hole (3) of the film (1), on a silicon substrate (76) and then deposit on this substrate, by electrolysis, a zinc film around the solid “hole”. Although the gallium crystallization system is different from that of zinc, as it will be placed one by one, there will be no problems. After building the solid “hole”, a pile with 2 or 3 benzene molecules (7) must be deposited on the last layer of the “hole” (73), which will be hexagonal, so that the benzene molecule (7) , which is insulating, avoid the deposition of zinc atoms (2) on the tip of the “hole” during electrolysis, which would prevent the later removal of gallium atoms (72), as shown in figure 26. of benzene molecules (7) remain fixed in the solid “holes” (73), the temperature of the substrate (76) and of the solid “holes” will need to be kept below 5.5°C so that the benzene molecules (7) remain in solid state. At this temperature, the gallium atoms (72) with a melting temperature of 29.8°C will also remain in the solid state. Paragraph [080] will describe the process for melting and removing the gallium atoms (72), leaving holes (3) in the zinc films (14) and (28).

[ 073] Apesar do artifício dos “furos” sólidos de gálio (73), se se tentasse construí-los átomo a átomo, numa área de 1 dm2, 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.[ 073] Despite the artifice of the solid gallium “holes” (73), if one tried to build them atom by atom, in an area of 1 dm2, with a conventional AFM, assuming the placement of each atom in 2 seconds, it would take about of 4.6 million millennia. The solution found was to develop a multi-probe AFM, as described below, in order to reach a reasonable manufacturing time.

[ 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 1014 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.[ 074] There are two basic ideas for the multi-probe AFM: The first is, instead of providing an AFM with just one probe, also having a board with multiple probes that can operate simultaneously, guided by a master probe. The second is to build a sequence of auxiliary plates equipped with multiple probes, in increasing numbers, until reaching the final plate with all the 56 x 1014 probes needed. In these auxiliary plates, the variation in the number of probes from one plate to the next grows in a geometric progression of ratio 10, as described in detail in Table 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 dm2 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.[ 075] Assuming each placement of atoms in 2 seconds, the useful time for the construction of the 14 auxiliary multi probe plates plus the final one would be 2 hours, 4 minutes and 8 useful seconds. Once ready, the final multi-probe plate, assuming the same placement time, the construction of all the solid holes of the nano valves or the benzene filter in an area of 1 dm2 would take 2 minutes and 30 useful seconds or 1 minute and 24 seconds useful, respectively. Thus, the development of a multi-probe AFM is essential to make the construction of nano check valves feasible.

[ 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 1014 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

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.[ 076] Each multi-probe plate (77), auxiliary or final of the AFM, will be provided with an area of 10 cm X 10 cm (78), for the implantation of up to 56 x 1014 probes and another area of 10 cm X 10 cm ( 79) for implantation of reference probes by the master probe. Also shown is the initial position of the master probe (80). If the Plates are melted and then slowly cooled until they solidify and cool, the flatness should be sufficient to ensure simultaneous operation of all multi-probes. Each plate will also have holes (81) for fixing it to the AFM or its base and areas (82) to check the leveling before installation.

construction of the multi-probes. After building the multi probes, the plate must be cut on the line (83) and holes drilled in the areas (82) of the part containing the multi probes, to allow the passage of the AFM leveling probes and mounted on the AFM, as shown in figure 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 tungstênio (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.[ 077] As a reference for the position of AFM components or accessories, the perimeter (84) and areas (78) or (89) or (95) and (79) or (90) or (96) of multi boards are shown probes (77) or sources of atoms or molecules (94) or silicon substrate (76). The AFM will have 7 conventional probes, 1 master (85) and 6 for leveling (86). The master probe (85) will conventionally build a probe or a solid reference "hole" (73), while the other multi-probes will simultaneously assemble several probes or several solid "holes". The AFM will also be equipped with screws (88) for fixing the multi-probe plate itself and its base and fixing the other accessories on its base. The leveling probes (86) will serve to adjust the perfect parallelism between the multi probe plate mounted on the AFM and the other auxiliary or final multi probe plate under construction or a silicon substrate (76) of the solid holes (73) or the source ( 94) of tungsten (12) or gallium (72) atoms or the source (94) of benzene (7) molecules. The location of the master probe (85) is the initial location, but it can move across the area (79) or (90) or (96) taking the multi probes together in the operations described in Table 3, as shown in figure 28 After developing the master probe controlling the multi probes, it can be replaced by programming the movements of the multi probes.

[ 078] Cada fonte (94) para captação de átomos de tungstênio (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 1014 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 tungstênio (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.[ 078] Each source (94) for capturing tungsten atoms (12) or gallium (72) or benzene molecules (7) will have an area of 10 cm x 10 cm, (89) to capture up to 56 x 1014 atoms or molecules at a time by the multi probes and another 10 cm x 10 cm (90) for the master probe to capture 1 atom or molecule at a time for a total of 75 gallium atoms (72) for solid holes (73) of the nano valves , 42 gallium atoms (72) for solid holes (73) of the benzene filter or 19 tungsten atoms (12) for probes. The initial position of the master probe (91) is also shown. If the sources are melted and then slowly cooled to solidify and cool, the flatness should be sufficient to ensure simultaneous operation of all multi-probes. Each source will also have holes (92) for its fixation at the base of the AFM and areas (93) to check the leveling before capturing atoms or molecules, as shown in figure 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 1014 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.[ 079] Each silicon substrate (76) for solid “holes” (73) will also have an area of 10 cm x 10 cm (95), to implant 56 x 1014 Atoms or Molecules for Solid “Holes” of the Nano Valves or the Benzene filter at a time a total of 75 times or 42 times respectively and then the film (14) or (28) of zinc atoms (2) and another 10 cm x 10 cm (96) to implant 1 atom or Molecule at a time with the Master Probe the same total times. Also shown is the initial position of the master probe (97). If Silicon Substrates (76) are melted and then cooled slowly until solidified and cool, the flatness should be sufficient to ensure simultaneous operation of all multi-probes. The Silicon substrate (76) will also have holes (98) for its fixation at the base of the AFM and areas (99) to check the leveling before the implantation of atoms or molecules forming solid holes (73), as shown in figure 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 Tungstênio (12), é construída sobre a película de zinco (14), por um processo de fotolitografia 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.[ 080] After building the solid "holes" (73) on a silicon substrate (76) the zinc film (14) is built by electrodeposition on it. Then, the support grid (15) of the modules (13), formed by tungsten atoms (12), is built on the zinc film (14), by a UV photolithography process, due to the reduced width of its bars . The dividing bars of this grid in one of the directions (24) will have a greater height than those in the other (25) to allow the passage of Xenon atoms (8) between the Grids (16) and (15). The unperforated area (43) will also have the same height as the tallest bars (24). For this, the process will take place in two phases: In the first, the bars in both directions (24) and (25) and the non-perforated area (43) will be formed. In the second, the higher bars (24) and the non-perforated area (43) will be completed.
During the construction of the solid "holes" (73), the deposit of the zinc film (14) and the construction of the grid (15) on the film (14), the temperature of the substrate (76) and of the solid "holes" ( 73) needs to be kept below 5.5 °C, to keep the benzene molecules (7) in a solid state, which also prevents the diffusion of the gallium atoms (72) between the zinc atoms (2). After these operations, the film (14) with the solid gallium "holes" (73) and the grid (15) must be detached from the substrate (76), assembled in a sequence of grids (16), (17), (18 ), (19), (20) and (21) and initially subjected to a gas under a certain pressure and suddenly to the same gas heated under the same pressure, so that as soon as the gallium atoms (73) fuse, they are expelled of the film (14) releasing the holes, without having time to diffuse between the zinc atoms (2), as shown in figure 31.

[ 081] As grades de sustentação (16), (17), (18), (19) e (20) serão construídas com átomos de tungstênio (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.[ 081] The support grids (16), (17), (18), (19) and (20) will be built with tungsten atoms (12), separately, by the photolithography process. Likewise, the dividing bars in one of the directions of these grids (24) will be taller than those in the other (25) and the process will also take place in two phases. The non-perforated area (43) will also have the same height as the larger height bars (24), as shown in figure 32.

[ 082] A grade (21) será construída como uma chapa plana de tungstênio recortada a laser. Nesta grade as barras de ambas as direções (24) e (25) terão a mesma altura porque ela ficará defronte á 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.[ 082] The grid (21) will be built as a flat sheet of tungsten laser cut. In this grid, the bars in both directions (24) and (25) will have the same height because it will be in front of the entrance chamber (37) and there will be no need to form channels (26). The unperforated area (43) will also have the same height. as shown in figure 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.[ 083] The construction processes of the film (28) and the grids (29), (30), (31), (32), (33), (34) and (35) of the benzene filter will be the same respectively used for the construction of the film and grids of the nanovalves. However, all the support grids, their bars and the skin will be less thick because they will have to withstand a pressure difference of only 3 bar, as shown in figure 34.

Claims (6)

Nano válvulas de retenção caracterizadas por serem constituídas por:

• - Películas de zinco (1) com furos (3) das nano válvulas (14) e dos filtros de benzeno (28), com furos hexagonais (5) e triangulares (6) nas camadas;
• - Moléculas de benzeno (7) aderidas à película (9) e obstruindo furos hexagonais (5) das películas (14) das nano válvulas;
• - Conjuntos de grades de sustentação de tungstênio (12) das nano válvulas (15), (16), (17), (18), (19), (20) e (21) e dos filtros de benzeno (28), (29), (30), (31), (32), (33), (34) e (35), de padrões crescentes;
• - Átomos de xenônio (8) de ambos os lados das películas (14) e (28).

Nano check valves characterized by being made up of:

• - Zinc films (1) with holes (3) for nano valves (14) and benzene filters (28), with hexagonal (5) and triangular (6) holes in the layers;
• - Benzene molecules (7) adhered to the film (9) and obstructing hexagonal holes (5) of the films (14) of the nano valves;
• - Sets of tungsten support grids (12) of the nano valves (15), (16), (17), (18), (19), (20) and (21) and the benzene filters (28), (29), (30), (31), (32), (33), (34) and (35), of increasing patterns;
• - Xenon atoms (8) on both sides of the skins (14) and (28).

Nano válvulas de retenção, de acordo com a reivindicação 1, caracterizadas por terem uma ou mais das seguintes alterações:

• - Outro metal das películas que não o zinco (2);
• - Outra forma de furos que não triangulares (6) e hexagonais (5);
• - Outra molécula que não o benzeno (7);
• - Outro metal que não o tungstênio (12);
• - Átomos de outro gás nobre que não o xenônio (8).

Nano check valves, according to claim 1, characterized by having one or more of the following alterations:

• - Other metal of the skins other than zinc (2);
• - Another form of holes other than triangular (6) and hexagonal (5);
• - Molecule other than benzene (7);
• - Metal other than tungsten (12);
• - Atoms of a noble gas other than xenon (8).

Processo de construção de películas perfuradas caracterizado por ser realizado através de:

• - Criação de “furos” sólidos (73) de gálio (72);
• - Obstruidos temporariamente por moléculas de benzeno (7)

Process of construction of perforated films characterized by being carried out through:

• - Creation of solid "holes" (73) of gallium (72);
• - Temporarily obstructed by benzene molecules (7)

Processo de construção de Nano válvulas de retenção, de acordo com a reivindicação 3, caracterizado por ter uma ou mais das seguintes alterações:

• - Outro metal que não o gálio (72)
• - Outra molécula que não o benzeno (7)

Construction process of Nano check valves, according to claim 3, characterized by having one or more of the following changes:

• - Metal other than gallium (72)
• - Molecule other than benzene (7)

Processo de construção de películas perfuradas caracterizado por ser realizado através do uso de AFM multi sondas.Process of construction of perforated films characterized by being carried out through the use of multi-probe AFM. Processo de construção de outro nano dispositivo caracterizado por ser realizado através do uso de AFM multi sondas.Construction process of another nano device characterized by being carried out through the use of AFM multi probes.

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