Análise vibracional e de transições de fase em dielétricos ferróicos e de baixa simetria

• Autor(a) principal: Rafael Mendonça Almeida
• Data de Publicação: 2015
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/BUBD-9WFJ7Y
• topic: Análise dispersão; Espectroscopia Raman; Espectroscopia no infravermelho; Dielétricos; Física; Espectroscopia Raman; Análise de dispersão; Espectroscopia no infravermelho; Dielétricos; Física

No âmbito dessa tese, propôsse a investigação das propriedades vibracionais, pelas espectroscopias Raman e no infravermelho (IV), e de transições de fase em três sistemas cristalinos, a saber: fibras monocristalinas de CaTa2O6 (CTO) e monocristais de Li3ThF7 (LTF) e montebrazita, LiAl(PO4)(OH). A investigação de tais sistemas dielétricos, de características físicas muito distintas, levou à exploração máxima das técnicas experimentais adotadas para estudálos. Em particular, essa extrapolação do comum dos procedimentos experimentais levou ao entendimento de fases estruturais não relatadas pela literatura, mas previstas por cálculos de teoria de grupos, como no caso do CTO e do LTF, e de problemas fundamentais de Análise de Dispersão no infravermelho em um cristal de baixa simetria, como na montebrazita. O primeiro deles apresenta transições de fase polimórficas e, de acordo com as condições de síntese, pode exibir três fases de temperatura ambiente: uma fase perovskita cúbica desordenada (grupo espacial Pm3m), uma fase cúbica (grupo espacial Pm3) e uma fase ortorrômbica (grupo espacial Pnma). O interesse no CTO foi pautado em dois objetivos: (i) investigar a transição cúbicoortorrômbica, Pm3 Pnma, e (ii) determinar o espectro vibracional por espectroscopia Raman e no infravermelho. A problemática experimental em torno do CTO passou primeiro pela dificuldade em obter espectros Raman e no IV de uma amostra muito pequena (0,4 mm de diâmetro x 0,8 mm de comprimento) e depois pela medição na região do IV distante (de 50 a 700 cm1). Isso foi realizado satisfatoriamente com o auxílio de um espectrômetro FTIR e de um microscópio comerciais, mas adaptados na UFMG para realizar essas medições especiais. Destacase, em especial, que o espécime de CTO estudado aqui foi a menor amostra já estudada por IV e sob análise de microscópio na região distante, que se tem conhecimento. No que diz respeito ao LTF, investigaramse, pelas técnicas de espectroscopia Raman e no infravermelho, as duas transições de fase de alta temperatura sofridas por esse material, buscando identificar o grupo espacial da fase tetragonal de mais alta temperatura. Para que isso fosse realizável foi necessário confrontar os resultados experimentais com as previsões de teoria de grupos para o número de modos normais de cada fase. A principal dificuldade experimental nesse sistema foi para obter os espectros no IV em alta temperatura, haja vista ser difícil encontrar uma janela de forno transparente à essa radiação e que suporte variações térmicas consideráveis. Quanto à montebrazita, ela se trata de um cristal triclínico que foi utilizado como modelo para estudar as propriedades fonônicas de cristais de baixa simetria (monoclínicos ou triclínicos) em diversos ângulos de polarização da luz. Tal estudo permitiu, no caso dos fônons polares, a identificação das direções dos momentos de transição, que em cristais de alta simetria encontramse ao longo dos eixos cristalográficos. Os fônons não polares, por outro lado, foram estudados a fim de verificar as regras de seleção do Raman e do infravermelho, bem como verificar a existência de possíveis defeitos. Esse trabalho na montebrazita forneceu embasamento para a realização de futuras medições espectroscópicas em Raman e no IV de sistemas de baixa simetria. Até então os procedimentos experimentais da literatura falharam nessa tentativa e deixaram um nicho em aberto na Análise de Dispersão no IV, que é felizmente preenchido no âmbito dessa tese.