COELHO, Janilson dos Santos. Estudo das transições de fase do RbBi0,31 3Nd0,02 W8/3O9, submetido a variações de pressão hidrostática e temperatura. 2009. 103 f. Dissertação (Mestrado em Física) - Programa de Pós-Graduação em Física, Departamento de Física, Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2009. / Submitted by Edvander Pires (edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-04T18:17:17Z No. of bitstreams: 1 2009_dis_jscoelho.pdf: 13406526 bytes, checksum: d54aa1dd459e2adbce7d2ae492e33005 (MD5) / Approved for entry into archive by Edvander Pires(edvanderpires@gmail.com) on 2015-05-07T16:53:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_dis_jscoelho.pdf: 13406526 bytes, checksum: d54aa1dd459e2adbce7d2ae492e33005 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-07T16:53:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_dis_jscoelho.pdf: 13406526 bytes, checksum: d54aa1dd459e2adbce7d2ae492e33005 (MD5) Previous issue date: 2009 / Tungsten bronzes has attracted great attention owing to it is interesting physical properties. Hexagonal tungsten of the form AxWO3 (with A = K, Rb, Cs), are well know superconductors. The RbBi1/3W8/3O9 (RBW) material, belongs to the valence balanced hexagonal tungsten materials with ABxW3-xO9 stoichiometry (with A = Cs, K, Rb, Tl, and B = Bi, Nd, Ta, Zr, Sc, etc.) These materials present interesting physical properties like rich sequence of phase transitions (rich polymorphism), ferroelectric properties and second harmonic generation. Despite of the unknown structure of this system (we mean spatial symmetry), X-ray experiments suggest that Rubidium and cesium hexatungstates are isostructural with orthorhombic structure belonging possibly to Pbn21, Pbc21 or Cmm2 space group symmetry. The aim of this work was to investigate the vibrational properties of RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 system, with special focus on the vibrational properties of this system under extreme conditions of pressure and temperature. We report in this work, a detailed study of Nd3+ doped RBW in witch we have performed light scattering high pressure experiment in the 0,0-6,6 GPa pressure range; light scattering low temperature experiment in the 300-38 K temperature range; DTA-TG experiments; photoluminescence experiments; and lattice dynamics phonons calculation in parent structure. Our results reveal that the RBW materials experiment a pressure induced structural phase transition (SPT) at around 4 GPa. This SPT is related to rotations of octahedral units around the c axis along with subtle changes in the ab pseudo hexagonal plane. Additionally we have observed two temperature induced SPT at around 200 K and 100 K. Both 4 GPa pressure induced and 200 K temperature induced SPT seems to be driven by similar mechanisms. The 100 K temperature induced SPT seems to involve more complex rotations of octahedral. Infrared and termogravimetric (TG-DTA) measurements reveal the observation of superficial water molecules in the RBW material. Termogravimetric measurements indicate that the RBW is stable up to 600 oC. We have performed Lattice dynamics phonon calculations on K0,26WO3 (RBW closely related structure with similar Raman features) in order to get insights on the vibrational properties of hexagonal tungstates. These results allowed us to interpret the transformation mechanisms of the observed pressure and temperature induced phase transitions. The lattice dynamics calculations revealed the existence of radial and tangential motions of oxygen atoms belonging to the hexagonal cavities. The tubular like modes command the dynamics of phase transitions in hexagonal tungsten systems. / Materiais do tipo tungstênio bronze têm atraído a atenção da comunidade científica por suas interessantes propriedades físicas. Os tungstênios bronze hexagonais do tipo AxWO3 (onde A = K, Rb, Cs) por exemplo, são supercondutores bem conhecidos. O RbBi1/3W8/3O9, particularmente, pertence a classe dos bronzes hexagonais de valência balanceada com formula geral ABxW3-xO9 (A = Cs, K, Rb, Cs, Tl; B = Bi, Nb, Ta, Zr, Sc, etc.). Estes materiais dielétricos têm atraído um grande interesse, uma vez que, eles exibem sucessivas transições de fase, propriedades ferroelétricas e geração de segundos harmônicos. O objetivo deste trabalho foi investigar as propriedades vibracionais do sistema dopado RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 com um foco especial na dependência dos modos vibracionais com a pressão e à baixas temperaturas. Embora a estrutura do cristal RbBi1/3W8/3O9 não seja conhecida ainda, estudos de difração de raios-x mostraram que os hexatungstatos de potássio e rubídio são isoestruturais e a simetria mais provável é a estrutura de camada ortorrômbica, Pbn21, Pbc21, Cmm2. Relatamos neste trabalho resultados de medidas a altas pressões hidrostáticas no intervalo de 0,0-6,6 GPa, medidas de análise térmica diferencial e termogravimétricas (DTA-TG), medidas de espectroscopia Raman a baixas temperaturas no intervalo de 295-38 K, medidas de infravermelho à temperatura e pressão ambiente e de fotoluminescência também à temperatura e pressão ambiente e cálculos clássicos de modos de vibração. O RbBi1/3W8/3O9 foi dopado com um pequeno percentual do metal de transição Nd com o objetivo de usá-lo, como íon sonda para realização de medidas de fotoluminescência. Com este procedimento, observamos que o Nd, ocupa um sítio de baixa simetria. As medidas com pressão revelam que o RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 apresenta uma transição de fase estrutural reversível em torno de 4 GPa quando submetido a altas pressões. Esta transição está relacionada provavelmente a reorientação das unidades octaédricas em torno do eixo c com sensíveis mudanças no pseudo plano hexagonal ab. O material também apresenta provavelmente duas sutis transições de fase a baixas temperaturas, uma em torno de 200 K e a outra em torno de 100 K. Estas transições são provavelmente devido a rotações das unidades octaédricas em torno do eixo principal do cristal, sem, contudo modificar significativamente as distâncias das ligações W-O. As medidas de infravermelho revelam a existência de moléculas de água no material. As medidas de DTA-TG revelam que a água observada na amostra é superficial e também mostram que o material é estável no intervalo de temperatura entre 30 oC e 600 oC. Pelo fato da estrutura deste material ainda não ser conhecida na literatura. Cálculos clássicos de dinâmica de rede foram realizados no K0,26WO3, que possui assinatura Raman muito similar à do RbBi0,313Nd0,02W8/3O9. O objetivo deste trabalho foi entender os principais aspectos das propriedades vibracionais do K0,26WO3. De posse destes resultados, e devido a relação próxima entre as estruturas, foi possível discutir as modificações estruturais observadas nos espectros Raman do material RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 durante os experimentos com variação de pressão e temperatura. Um aspecto importante dos resultados dos cálculos vibracionais foi a previsão de modos vibracionais tipos tubulares relacionados às cavidades hexagonais do K0,26WO3.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Os compostos Cs4W11O35 e Rb4W11O35 pertencem à classe dos bronzes hexagonais de valÃncia balanceada com fÃrmula geral ABxW3-xO9 (A = Cs, K, Rb, Cs, Tl; B = Bi, Nb, Ta, Zr, Sc, etc.). Estes materiais dielÃtricos tÃm atraÃdo um grande interesse, uma vez que eles exibem sucessivas transiÃÃes de fase, propriedades ferroelÃtricas e geraÃÃo de segundos harmÃnicos. Embora as estruturas dos cristais Cs4W11O35 e Rb4W11O35 nÃo sejam conhecidas ainda, estudos de difraÃÃo de raios-x mostraram que os hexatungstatos de potÃssio e rubÃdio sÃo isoestruturais e a simetria mais provÃvel à a estrutura ortorrÃmbica, Pbn21, Pbc21, Cmm2. A difraÃÃo de raios-x tambÃm mostrou que os compostos KNbW2O9, RbNbW2O9 e KTaW2O9 sÃo isoestruturais de estrutura ortorrÃmbica, Cmm2 polar sem centro de inversÃo. O objetivo do presente trabalho à investigar as propriedades vibracionais dos compostos Cs4W11O35 e Rb4W11O35 com um foco especial na dependÃncia dos modos vibracionais em baixas temperaturas atravÃs de espectroscopia infravermelha. Apresentamos medidas de infravermelho à temperatura e pressÃo ambiente, de fotoluminescÃncia e cÃlculos clÃssicos de dinÃmica de rede. Relatamos ainda neste trabalho resultados de medidas de espectroscopia Raman a baixas temperaturas no intervalo de 295-38 K e comparamos com medidas de infravermelho no intervalo de 473-73 K. O Cs4W11O35 foi dopado com um pequeno percentual, em torno de 2%, do metal de transiÃÃo Eu3+ com o objetivo de usÃ-lo como Ãon sonda para a realizaÃÃo de medidas de fotoluminescÃncia. Com este procedimento, observamos que o Eu3+, ocupa um sÃtio de baixa simetria. O Rb4W11O35 apresenta duas transiÃÃes de fase a baixas temperaturas, uma em torno de 200 K e outra em torno de 100 K, quando analisado por espectroscopia Raman e infravermelho. O Cs4W11O35 tambÃm apresenta duas transiÃÃes de fase a baixas temperaturas, uma em torno de 165 K e a outra em torno de 110 K, porÃm, tais transiÃÃes sÃo visÃveis somente na espectroscopia Raman; muito provavelmente os modos que sofrem aÃÃo destas transiÃÃes sÃo infravermelho inativos. Pelo fato da estrutura destes materiais ainda nÃo serem totalmente definidas na literatura utilizamos cÃlculos clÃssicos de dinÃmica de rede no K0,26WO3 (KNbW2O9), para analisar o Rb4W11O35 (Cs4W11O35). Uma vez que, tais compostos sÃo hexatungstatos e os mesmos possuem assinatura Raman muito similar, e o fato desses cÃlculos possuÃrem uma boa concordÃncia com os dados experimentais, o entendimento dos principais aspectos das propriedades vibracionais dos hexatungstatos de K0,26WO3 e KNbW2O9, possibilitou uma melhor compreensÃo das modificaÃÃes estruturais observadas por meio das mudanÃas nos espectros Raman e infravermelho dos compostos Rb4W11O35 e Cs4W11O35 durante os experimentos com variaÃÃo de temperatura. Um aspecto importante dos resultados dos cÃlculos vibracionais foi a previsÃo de modos vibracionais tipos tubulares relacionados Ãs cavidades hexagonais dos compostos K0,26WO3 e KNbW2O9. / The Rb4W11O35 and Cs4W11O35 compounds, belongs to the valence balanced hexagonal tungsten materials with ABxW3-xO9 stoichiometry (with A = Cs, K, Rb, Tl, and B = Bi, Nd, Ta, Zr, Sc, etc.) These materials present interesting physical properties like rich sequence of phase transitions (rich polymorphism), ferroelectric properties and second harmonic generation. Despite of the unknown structures, Rb4W11O35 and Cs4W11O35, of that systems (we mean spatial symmetry), X-ray experiments suggest that rubidium and cesium hexatungstates are isostructural with orthorhombic structure belonging possibly to Pbn21, Pbc21 or Cmm2 space group symmetry. In addition, X-ray diffraction showed that the KNbW2O9, RbNbW2O9 KTaW2O9 compounds are isostructural, crystallizing in the polar noncentrosymmetric space group Cmm2. The aim of this study was to investigate the vibrational properties of the compounds Cs4W11O35 and Rb4W11O35 with special focus on the dependence of vibrational modes with low temperature via infrared spectroscopy. We report in this work results light scattering low temperature experiment in the 295-38 K temperature range and comparing the measures in the infrared range 473-73 K. Also present IR spectra and photoluminescence investigation at room temperature and pressure and lattice dynamics phonons calculation in parent structure. The Cs4W11O35 was doped with a small percentage, 2%, Eu3+ transition metal aiming to use it as a probe to perform measurements of photoluminescence ion. With this procedure, we see that Eu3+, occupies a site of low symmetry. The Rb4W11O35 presents phase transitions at low temperatures, around 200 K and the other around 100 K when analyzed by light scattering and IR spectra. The Cs4W11O35 also present two phase transitions at lower temperatures, around 165 K and the other around 110 K, however, such transitions are visible only light scattering, the modes most likely to suffer action of these transitions are inactive IR. Because the structure of these materials are not known in the literature. We have utilized lattice dynamics phonon calculations on network K0,26WO3 (KNbW2O9) to analyze Rb4W11O35 (Cs4W11O35), since such hexatungstatos have very similar Raman signature such calculations have good agreement with experimental data. The objective of this study was to understand the main aspects of the vibrational properties of K0,26WO3 and KNbW2O9. These results allowed us to interpret the transformation mechanisms of the observed temperature induced phase transitions. The lattice dynamics calculations revealed the existence of radial and tangential motions of oxygen atoms belonging to the hexagonal cavities. The tubular like modes command the dynamics of phase transitions in hexagonal tungsten systems.

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / Materiais do tipo tungstÃnio bronze tÃm atraÃdo a atenÃÃo da comunidade cientÃfica por suas interessantes propriedades fÃsicas. Os tungstÃnios bronze hexagonais do tipo AxWO3 (onde A = K, Rb, Cs) por exemplo, sÃo supercondutores bem conhecidos. O RbBi1/3W8/3O9, particularmente, pertence a classe dos bronzes hexagonais de valÃncia balanceada com formula geral ABxW3-xO9 (A = Cs, K, Rb, Cs, Tl; B = Bi, Nb, Ta, Zr, Sc, etc.). Estes materiais dielÃtricos tÃm atraÃdo um grande interesse, uma vez que, eles exibem sucessivas transiÃÃes de fase, propriedades ferroelÃtricas e geraÃÃo de segundos harmÃnicos. O objetivo deste trabalho foi investigar as propriedades vibracionais do sistema dopado RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 com um foco especial na dependÃncia dos modos vibracionais com a pressÃo e à baixas temperaturas. Embora a estrutura do cristal RbBi1/3W8/3O9 nÃo seja conhecida ainda, estudos de difraÃÃo de raios-x mostraram que os hexatungstatos de potÃssio e rubÃdio sÃo isoestruturais e a simetria mais provÃvel à a estrutura de camada ortorrÃmbica, Pbn21, Pbc21, Cmm2. Relatamos neste trabalho resultados de medidas a altas pressÃes hidrostÃticas no intervalo de 0,0-6,6 GPa, medidas de anÃlise tÃrmica diferencial e termogravimÃtricas (DTA-TG), medidas de espectroscopia Raman a baixas temperaturas no intervalo de 295-38 K, medidas de infravermelho à temperatura e pressÃo ambiente e de fotoluminescÃncia tambÃm à temperatura e pressÃo ambiente e cÃlculos clÃssicos de modos de vibraÃÃo. O RbBi1/3W8/3O9 foi dopado com um pequeno percentual do metal de transiÃÃo Nd com o objetivo de usÃ-lo, como Ãon sonda para realizaÃÃo de medidas de fotoluminescÃncia. Com este procedimento, observamos que o Nd, ocupa um sÃtio de baixa simetria. As medidas com pressÃo revelam que o RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 apresenta uma transiÃÃo de fase estrutural reversÃvel em torno de 4 GPa quando submetido a altas pressÃes. Esta transiÃÃo està relacionada provavelmente a reorientaÃÃo das unidades octaÃdricas em torno do eixo c com sensÃveis mudanÃas no pseudo plano hexagonal ab. O material tambÃm apresenta provavelmente duas sutis transiÃÃes de fase a baixas temperaturas, uma em torno de 200 K e a outra em torno de 100 K. Estas transiÃÃes sÃo provavelmente devido a rotaÃÃes das unidades octaÃdricas em torno do eixo principal do cristal, sem, contudo modificar significativamente as distÃncias das ligaÃÃes W-O. As medidas de infravermelho revelam a existÃncia de molÃculas de Ãgua no material. As medidas de DTA-TG revelam que a Ãgua observada na amostra à superficial e tambÃm mostram que o material à estÃvel no intervalo de temperatura entre 30 oC e 600 oC. Pelo fato da estrutura deste material ainda nÃo ser conhecida na literatura. CÃlculos clÃssicos de dinÃmica de rede foram realizados no K0,26WO3, que possui assinatura Raman muito similar à do RbBi0,313Nd0,02W8/3O9. O objetivo deste trabalho foi entender os principais aspectos das propriedades vibracionais do K0,26WO3. De posse destes resultados, e devido a relaÃÃo prÃxima entre as estruturas, foi possÃvel discutir as modificaÃÃes estruturais observadas nos espectros Raman do material RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 durante os experimentos com variaÃÃo de pressÃo e temperatura. Um aspecto importante dos resultados dos cÃlculos vibracionais foi a previsÃo de modos vibracionais tipos tubulares relacionados Ãs cavidades hexagonais do K0,26WO3. / Tungsten bronzes has attracted great attention owing to it is interesting physical properties. Hexagonal tungsten of the form AxWO3 (with A = K, Rb, Cs), are well know superconductors. The RbBi1/3W8/3O9 (RBW) material, belongs to the valence balanced hexagonal tungsten materials with ABxW3-xO9 stoichiometry (with A = Cs, K, Rb, Tl, and B = Bi, Nd, Ta, Zr, Sc, etc.) These materials present interesting physical properties like rich sequence of phase transitions (rich polymorphism), ferroelectric properties and second harmonic generation. Despite of the unknown structure of this system (we mean spatial symmetry), X-ray experiments suggest that Rubidium and cesium hexatungstates are isostructural with orthorhombic structure belonging possibly to Pbn21, Pbc21 or Cmm2 space group symmetry. The aim of this work was to investigate the vibrational properties of RbBi0,313Nd0,02W8/3O9 system, with special focus on the vibrational properties of this system under extreme conditions of pressure and temperature. We report in this work, a detailed study of Nd3+ doped RBW in witch we have performed light scattering high pressure experiment in the 0,0-6,6 GPa pressure range; light scattering low temperature experiment in the 300-38 K temperature range; DTA-TG experiments; photoluminescence experiments; and lattice dynamics phonons calculation in parent structure. Our results reveal that the RBW materials experiment a pressure induced structural phase transition (SPT) at around 4 GPa. This SPT is related to rotations of octahedral units around the c axis along with subtle changes in the ab pseudo hexagonal plane. Additionally we have observed two temperature induced SPT at around 200 K and 100 K. Both 4 GPa pressure induced and 200 K temperature induced SPT seems to be driven by similar mechanisms. The 100 K temperature induced SPT seems to involve more complex rotations of octahedral. Infrared and termogravimetric (TG-DTA) measurements reveal the observation of superficial water molecules in the RBW material. Termogravimetric measurements indicate that the RBW is stable up to 600 oC. We have performed Lattice dynamics phonon calculations on K0,26WO3 (RBW closely related structure with similar Raman features) in order to get insights on the vibrational properties of hexagonal tungstates. These results allowed us to interpret the transformation mechanisms of the observed pressure and temperature induced phase transitions. The lattice dynamics calculations revealed the existence of radial and tangential motions of oxygen atoms belonging to the hexagonal cavities. The tubular like modes command the dynamics of phase transitions in hexagonal tungsten systems.