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Tipo: Tese
Título: Estudo de espectroscopia Raman dependente de temperatura e pressão de nanofios de AgVO3 e Nb2O5.
Autor(es): Oliveira, Francisco Wendel Cipriano de
Orientador: Sousa Filho, Antônio Gomes de
Palavras-chave em português: Espectroscopia Raman;AgVO3;Nb2O5;Dinâmica de fônons;Altas pressões
Palavras-chave em inglês: Raman spectroscopy;AgVO3;Nb2O5;Phonon dynamics;High-pressure
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA::FISICA DA MATERIA CONDENSADA
Data do documento: 2024
Citação: OLIVEIRA, Francisco Wendel Cipriano de. Estudo de espectroscopia Raman dependente de temperatura e pressão de nanofios de AgVO3 e Nb2O5. Tese (Doutorado em Física: Física da Matéria Condensada) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Resumo: Entre os materiais nanoestruturados, os nanofios têm despertado significativo interesse da comunidade científica devido às suas propriedades funcionais versáteis, com potencial para diversas aplicações tecnológicas. Nesta Tese, realizamos uma investigação detalhada de espectroscopia Raman dependente de temperatura e pressão em nanofios de AgVO3 e Nb2O5. Para os nanofios de β-AgVO3, combinamos cálculos clássicos de dinâmica de rede com espectroscopia Raman para identificar os modos vibracionais e seus respectivos autovetores. Observou-se que esses modos exibem um deslocamento para o azul com o aumento da pressão (0 a 29,4 GPa), refletindo os efeitos da compressão da rede cristalina. Além disso, as medições Raman em função da temperatura, realizadas no intervalo de 10 K a 363 K, revelaram um comportamento linear na maioria dos modos vibracionais, com alguns apresentando um deslocamento anômalo para o azul, atribuído a um leve reordenamento atômico. A integração dos dados experimentais com cálculos baseados na Teoria do Funcional da Densidade (DFT) permitiu estimar o coeficiente de expansão térmica, o módulo volumétrico e os parâmetros de Grüneisen para os nanofios. Os resultados destacam a estabilidade estrutural e a dinâmica vibracional da fase β-AgVO3 sob condições extremas, fornecendo subsídios para a compreensão desse material e para a estimativa de parâmetros físicos relevantes em aplicações que exigem controle sobre as propriedades mecânicas. Para os nanofios de Nb2O5, a investigação foi conduzida por meio de uma abordagem experimental baseada na análise sistemática dos espectros Raman sob diferentes condições de temperatura e pressão. A baixa quantidade de modos observados, em comparação com a literatura, sugere efeitos de confinamento de fônons ou desordem estrutural induzida pela morfologia unidimensional. Com o aumento da pressão, foi observado um alargamento significativo das bandas Raman e uma redução progressiva de suas intensidades, além de inversões nas intensidades relativas de modos associados a unidades NbO6, o que pode indicar mudanças sutis na simetria local. Por outro lado, nas variações de temperatura, os espectros revelaram estabilidade estrutural na faixa de 93 K a 300 K, enquanto alterações observadas entre 300 K e 773 K podem ser atribuídas a rearranjos locais ou a uma possível transição de fase. As descobertas apresentadas nesta Tese não apenas ampliam a compreensão sobre a estabilidade estrutural e a dinâmica vibracional de nanofios de AgVO3 e Nb2O5 sob condições extremas, como também fornecem parâmetros físicos fundamentais para aplicações tecnológicas em dispositivos optoeletrônicos e sensores, nos quais o conhecimento da resposta do material a diferentes condições operacionais é crucial para garantir desempenho e confiabilidade.
Abstract: Among nanostructured materials, nanowires have attracted significant interest from the scientific community due to their versatile functional properties and potential for various technological applications. In this thesis, we conducted a detailed investigation of temperature- and pressure-dependent Raman spectroscopy in AgVO3 and Nb2O5 nanowires. For β-AgVO3 nanowires, we combined classical lattice dynamics calculations with Raman spectroscopy to identify the vibrational modes and their corresponding eigenvectors. These modes exhibited a blue shift as pressure increased (from 0 to 29.4 GPa), reflecting the effects of crystal lattice compression. Additionally, temperature-dependent Raman measurements, performed in the range of 10 K to 363 K, revealed a linear behavior in most vibrational modes, with some showing an anomalous blue shift, attributed to slight atomic rearrangements. The integration of experimental data with calculations based on Density Functional Theory (DFT) allowed the estimation of the thermal expansion coefficient, bulk modulus, and Grüneisen parameters for the nanowires. The results highlight the structural stability and vibrational dynamics of the β-AgVO3 phase under extreme conditions, providing insight into this material and enabling the estimation of key physical parameters for applications requiring mechanical property control. For Nb2O5 nanowires, the investigation was conducted through an experimental approach based on a systematic analysis of Raman spectra under varying temperature and pressure conditions. The low number of observed modes, compared to the literature, suggests phonon confinement effects or structural disorder induced by the one-dimensional morphology. With increasing pressure, a significant broadening of the Raman bands and a progressive decrease in their intensities were observed, along with inversions in the relative intensities of modes associated with NbO6 units, possibly indicating subtle changes in local symmetry. In contrast, temperature variations revealed structural stability between 93 K and 300 K, while changes observed from 300 K to 773 K may be attributed to local rearrangements or a possible phase transition. The findings presented in this thesis not only expand the understanding of the structural stability and vibrational dynamics of AgVO3 and Nb2O5 nanowires under extreme conditions but also provide fundamental physical parameters for technological applications in optoelectronic devices and sensors, where knowledge of the material’s response to different operating conditions is crucial to ensure performance and reliability.
Descrição: OLIVEIRA, F. W. C. Estudo de espectroscopia Raman dependente de temperatura e pressão de nanofios de AgVO3 e Nb2O5. Tese (Doutorado em Física: Física da Matéria Condensada) - Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/81045
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
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