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Document Type: Tese
Title: Estudo de aspectos básicos da física e química do estado sólido
Authors: Matos, Heveson Luis Lima de
Issue Date: 3-Nov-2016
Advisor: Santos, Marcos Antonio Couto dos
Resumo : Neste trabalho uma contribuição aos conhecimentos básicos de físico e química do estado sólido é apresentado. Baseado em conceitos fundamentais de físico-química, tais como, distribuição de carga, eletronegatividade e momento de dipolo elétrico dos compostos, uma expressão puramente analítica para obtenção do número atômico efetivo (Zeff ) e uma maneira geral de obter o fator de empacotamento cristalino, p, de qualquer sistema iônico está sendo apresentada. A interação local cátion-ânion ocorre entre as nuvens eletrônicas dos elétrons mais externos. Sendo assim, estamos postulando uma separação efetiva (Rij ) entre os centros de carga negativa e positiva de duas maneiras; em uma delas Rij é relacionado com o momento de dipolo elétrico e a diferença de eletronegatividade, e a outra por meio da diferença média entre os raios atômicos e iônicos (cristalinos) dos íons interagentes. Quando comparado aos dados experimentais analisados, previsões de no máximo 20% têm sido obtidos para o Zeff de materiais diatômicos (BeO, LiF, Al2O3, MgO, NaF, SiO2, CaF2, V2O3 e ZnO) e acima de 20% para os cristais poliatômicos (Li2B4O7 e CaSO4) aplicados em dosimetria. Em fotônica, o comportamento crescente do índice de refração com Zeff , para o sistema vítreo (0.7-x)NaPO3-0.3WO3-xBi2O3, é confirmado. Combinando modelos de campo cristalino e carga efetiva, temos feito previsões de Zeff para o sistema Eu2O3 dentro do intervalo de dados experimentais analisados. Também estamos propondo uma expressão analítica para calcular a seção de choque de fotoionização (SCF) de centros de impurezas ou defeitos isotrópicos, usando a teoria de perturbação dependente do tempo. A função de onda do estado fundamental do elétron capturado no estado da impureza é descrito por um oscilador harmônico isotrópico tridimensional e o elétron excitado na banda de condução contínua é descrito por uma onda plana. A expressão foi obtida considerando todos os termos de multipolos no hamiltoniano, e que o campo de radiação que interage com a matéria é semi-clássico e linearmente polarizado. Esta aproximação é assumida porque os efeitos lineares são dominantes. O modelo é aplicado para prever a SCF dos cristais Al2O3:C e Lu2SiO5:Ce, e as previsões estão em bom acordo com os dados disponíveis na literatura.
Abstract: In this work a contribution to basic knowledges of physical and chemistry of the solid state is presented. Based on fundamental concepts of physical chemistry, such as charge distribution, electronegativity and electric dipole moment of the compounds, a purely analytical expression for obtaining the effective atomic number (Zeff ) and a general way to get the crystal packing factor, p, of any ionic system is being presented. The local interaction cation-anion occurs between the electronic clouds of the outermost electrons. So, we are postulating an effective separation (Rij ) between the negative and positive centre of charge of two ways; in one of them Rij is related to the electric dipole moment and the electronegativity difference, and the other by the average difference between the atomic and ionic (crystalline) radii of the interacting ions. When compared to the experimental data analyzed, predictions of up to 20% have been obtained for the Zeff of diatomic materials (BeO, LiF, Al2O3, MgO, NaF, SiO2, CaF2, V2O3 and ZnO) and above 20% for polyatomic crystals (Li2B4O7 and CaSO4) applied in dosimetry. In photonics, the increasing behavior of the refractive index with Zeff for the glass system (0.7-x)NaPO3-0.3WO3-xBi 2O3 is confirmed. By combining crystal field and effective charge models, we have done predictions of Zeff for the system Eu2O3 within the range of experimental data analyzed. Also we are proposing an analytical expression to calculate the photoionization cross-section (SCF) of isotropic defects or impurities centers, by using the time-dependent perturbation theory. The ground-state wavefunction of the electron captured in the impurity state is described by a three-dimensional isotropic harmonic oscillator and the excited electron in the continuum conduction band is described by a plane wave. The expression has been obtained considering all multipoles terms in the Hamiltonian, and that the radiation field which interacts with matter is semi-classical and linearly polarized. This approximation is assumed because the linear effects are dominant. The model is applied to predict the SCF of the Al2O3:C and Lu2SiO5: Ce crystals, and the predictions are in good agreement with the available data in the literature.
Keywords: Física
Física do estado sólido
Química do estado sólido
Número atômico efetivo
Raios atômicos
Raios iônicos
Eletronegatividade
Subject CNPQ: CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Sponsorship: Conselho Nacional de Pesquisa e Desenvolvimento Científico e Tecnológico - CNPq
Language: por
Country: Brasil
Publisher / Institution : Universidade Federal de Sergipe
Institution: UFS
Program Affiliation: Pós-Graduação em Física
Citation: MATOS, Heveson Luis Lima de. Estudo de aspectos básicos da física e química do estado sólido. 2016. 81 f. Tese (Pós-Graduação em Física) - Universidade Federal de Sergipe, São Cristóvão, SE, 2016.
Rights: Acesso Aberto
URI: https://ri.ufs.br/handle/riufs/5265
Appears in Collections:Doutorado em Física

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