Processamento e investigação das propriedades estruturais e ópticas de eletrocerâmicas contendo terras raras.

Abstract

Neste trabalho, foram investigadas a produção de eletrocerâmicas do tipo LnMO4 e Ln3MO7, onde “Ln” se refere aos íons lantanídeos e “M” aos metais pentavalentes Nb, Ta ou Sb. A presença de íons terras raras em qualquer que seja a classe do material tem despertado grande interesse científico e econômico devido à potencialidade das propriedades desses elementos e à crescente demanda por materiais de alta tecnologia. Os compostos foram, em sua maioria, produzidos por reação no estado sólido, com exceção da série Ln3NbO7, onde se utilizou reação via sais fundidos. O estudo detalhado do processamento de ambos os grupos (MO43- e MO73-) se fez necessário, uma vez que estas são as fases mais estáveis resultantes da mistura dos óxidos precursores e coexistem em muitas das etapas da síntese. Este fato, juntamente com o grande número de polimorfos exibidos por essa classe de eletrocerâmicas, torna o domínio do processamento fundamental para a obtenção de fases puras e cristalinas. Através da investigação do processamento destes materiais, os parâmetros adequados para obtenção de cada uma das fases, assim como de alguns polimorfos, puderam ser estabelecidos. Dentre a extensa gama de aplicações destes compostos, grande parte está relacionada ao fenômeno da luminescência que ocorre devido às transições f-f, uma característica inerente aos elementos lantanídeos. Como cada uma das propriedades está intimamente relacionada à estrutura cristalina do material, os resultados obtidos viabilizaram a correlação entre os parâmetros de processamento e as propriedades estruturais e ópticas exibidas por esses materiais. As amostras produzidas foram caracterizadas utilizando técnicas como a difração de raios X (DRX e DRXS), espectroscopia vibracional Raman e espectroscopia de fotoluminescência (FL). A caracterização estrutural básica se deu através da DRX e Raman, enquanto o potencial óptico das amostras foi investigado pelas medidas de FL. A geração de segundo harmônico (GSH) também auxiliou na determinação das estruturas cristalinas dos compostos Ln3MO7, onde a distinção entre os grupos espaciais foi mais complexa. O fato de se ter trabalhado com diferentes lantanídeos possibilitou um maior entendimento do comportamento estrutural e dos fenômenos decorrentes da mudança do cátion Ln3+ na matriz cerâmica onde ele está inserido. Divergências na literatura com relação à estrutura de alguns desses compostos também foram esclarecidas.