Prof. Dr. Sérgio Michielon de Souza
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Bi 2 Te 3 Nanoestruturado estudado por espectroscopia Raman Disciplina: Nanomateriais PowerPoint PPT Presentation


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Prof. Dr. Sérgio Michielon de Souza Instituto de Ciências Exatas Departamento de Física Universidade Federal do Amazonas - UFAM. Bi 2 Te 3 Nanoestruturado estudado por espectroscopia Raman Disciplina: Nanomateriais Eng. Materiais. Materiais nanoestruturados.

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Bi 2 Te 3 Nanoestruturado estudado por espectroscopia Raman Disciplina: Nanomateriais

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Presentation Transcript


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Prof. Dr. Sérgio Michielon de SouzaInstituto de Ciências ExatasDepartamento de FísicaUniversidade Federal do Amazonas - UFAM

Bi2Te3 Nanoestruturado estudado por espectroscopia Raman

Disciplina: Nanomateriais

Eng. Materiais


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Materiais nanoestruturados

cristalitos tipicamente menores que 100 nm

Efeito de pressão negativa (aumento no volume)

Falha de empilhamentos (stacking faults)

Distorções de rede

e a componente interfacial

pode conter até 50% dos átomos do material

redução de 15 a 30 % na densidade

diferente arranjo local dos átomos

Incoerência nos raios x difratados e alargamento nas oscilações EXAFS


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

AxB1-x

mB

mA

Produção de amostras por mecano-síntese

Mechanical Alloying (MA)

Inert

Atm.


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Produção de amostras por mecano-síntese

Características da técnica

Produz materiais:

-Nanoestruturados com grande quantidade de centros de defeitos e componente interfacial

-Amorfos

-Misturas e solução sólidas

Etapas de formação:

1) Cisalhamento nas partículas

2) Partículas são soldadas a frio e re-quebradas

3) Saturação de ΔG, estabilização dos processos

4) Reação de estado sólido

SEM → pó compósito

HRTEM e XRD →cristalitos de dimensões nanométricas, separados por regiões interfaciais

Tenacidade dos materiais

Calor de mistura

Coeficiente de difusão atômica


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Bi2Te3 – Estado da arte em materiais termoelétricos

Os materiais termoelétricos possuem três aplicações principais:

(i) conversão de calor em eletricidade;

(ii) resfriamento termoelétrico;

(iii) medidas de temperatura.


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Após 3 horas de moagem

Caracterização estrutural (difração de raios x)

Bi2Te3 + -TeO2

Bi2Te3 96%

-TeO2 4%

<d>~ 22 nm

σp~ 1,6%

a = b = 4.375Å

c = 30.3565 Å

( = 1.5418 Å)


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Bi2Te3

5 átomos na célula unitária

Estrutura Cristalográfica

S.G. R-3m (166)

Romboédrica de eixo

Hexagonal

a=b=4.34536 Å

c=30.04768 Å

x y z

Bi 6c 0 0 0.40162

Te 3a 0 0 0

Te 6c 0 0 0.21054


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

arranjo hexagonal

-Bi-Te1]- [Te1-Bi-Te2-Bi-Te1]- [Te1-Bi-

}7,32 Å

Te1

distâncias atômicas

Te1-- Bi~ 3.04 Å

Te2 -- Bi~ 3.24 Å

Te1--Te1~ 3.72 Å

Bi

} 2,42 Å

Te2

2ax2bx2c


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Caracterização óptica por espectroscopia Raman das amostras como fabricada e tratada termicamente

arranjo hexagonal

-Bi-Te1]- [Te1-Bi-Te2-Bi-Te1]- [Te1-Bi-

distâncias atômicas

Te1-- Bi~ 3.04 Å

Te2 -- Bi~ 3.24 Å

Te1--Te1~ 3.72 Å

5 átomos na célula unitária

3 graus de liberdade

15 modos de vibração

Te1

Bi

Te2


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

espectroscopia Raman

Amostra como fabricada (AM-BiTe)

Comparando com a literatura:

A1g(1) 62.3±0.1 cm-1

Eg(2) 103.5±0.1 cm-1

A1g(2) 133.3±0.3 cm-1

A1u 120.2±0.1 cm-1 (IR)

Um modo IR somente pode ser detectado por espalhamento Raman quando a estrutura é repleta de defeitos que quebram simetrias da rede, em nível local, que por sua vez quebra as regras de seleção

2xt=1800s


Bi 2 te 3 nanoestruturado estudado por espectroscopia raman disciplina nanomateriais

Fração volumétrica responsável pela quebra de simetria

4,2% (as-milled)

1,3% (annealed)


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