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http://hdl.handle.net/11422/27032
| Type: | Trabalho de conclusão de graduação |
| Title: | Estudo do acoplamento vibrônico na alfa alumina dopada com cromo usando cálculos AB INITIO |
| Author(s)/Inventor(s): | Starke, Leon Diez |
| Advisor: | Rocha, Alexandre Braga da |
| Co-advisor: | Torres, Amanda Dornela |
| Abstract: | A alumina em fase alfa dopada com metais de transição, em especial o cromo, é muito usada em aplicações tecnológicas, principalmente na fabricação de lasers. A substituição de um átomo de Al+3 por um de Cr+3 altera tanto o espectro de absorção quanto o de emissão [1], dando origem a uma nova banda na região do visível, responsável pela cor vermelha característica do material. Efeitos de acoplamento vibrônico podem influenciar essa nova banda, tanto em energia quanto em intensidade. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo estudar o efeito do acoplamento vibrônico na alfa-alumina dopada com cromo utilizando cálculos de primeiros princípios. Para isso foram feitos cálculos utilizando o programa VASP, por meio da teoria do funcional da densidade com o funcional de troca e correlação do PBE. Foi feita a otimização de geometria de uma célula de 30 átomos seguida do cálculo de fônons apenas do átomo de cromo e seus seis oxigênios vizinhos. Em seguida, foram feitas distorções no sistema na direção de cada modo normal de vibração, com percentagens de deslocamento de 10, 30 e 50%, e para cada uma delas foi simulado o espectro eletrônico a partir da função dielétrica. O intervalo escolhido para estudar a função dielétrica foi de 2 a 4 eV, que engloba a janela do visível. Foi observado que a inserção do átomo de cromo na estrutura da alfa-alumina gerou uma nova banda na região do visível devido às transições eletrônicas do tipo d-d, localizadas no átomo dopante. Foi possível identificar o fenômeno do acoplamento vibrônico por meio das distorções da geometria de equilíbrio. A intensidade das distorções foi proporcional a percentagem de deslocamento, com a de 50% gerando maiores mudanças. Foram identificados modos normais que alteraram tanto a intensidade do pico de absorção como sua energia, ocorrendo tanto blue- como red-shift, enquanto outros modos que não alteraram nenhuma dessas grandezas. Devido à baixa simetria do sistema, não é trivial atribuir a contribuição de distorção angular e estiramento para cada frequência. Foi observado, ainda, que alguns modos quebram a degenerescência do estado eletrônico, concordando com as duas bandas que são vistas experimentalmente em 2,2 e 3,0 eV. |
| Keywords: | Acoplamento vibrônico Alfa-alumina Espectroscopia Estado sólido |
| Subject CNPq: | CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICA |
| Production unit: | Instituto de Química |
| Publisher: | Universidade Federal do Rio de Janeiro |
| Issue Date: | 30-Jul-2025 |
| Publisher country: | Brasil |
| Language: | por |
| Right access: | Acesso Aberto |
| Appears in Collections: | Química |
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