Submitted by (lucia.rodrigues@ufrpe.br) on 2016-11-28T12:46:05Z No. of bitstreams: 1 Rodrigo de Miranda Henriques Medeiros.pdf: 1009593 bytes, checksum: 80fd35ea1f763386752a376741c332de (MD5) / Made available in DSpace on 2016-11-28T12:46:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Rodrigo de Miranda Henriques Medeiros.pdf: 1009593 bytes, checksum: 80fd35ea1f763386752a376741c332de (MD5) Previous issue date: 2006-02-27 / The contents of physics have offered an inadequate vision of the current picture of this area of the knowledge, their dynamism and including insertion in science and the technology, not only in the courses destined to physicists, but also in those offered as disciplines of support. In the courses of Licentiateship in Physics, the disrespect of the modern and contemporary physics are still more serious, because the teachers who are formed for basic education are neither prepared to act according to new reality nor to take care of toward the lines of direction proposed in the PCN for this discipline. In this work, we have directed the attention for the topical structure of the material, with objective to promote better understanding of the electric, thermal and optic properties of materials from the study of its structural aspects. Thus, this research was carried through with a group of physics licensures from Universidade Federal Rural de Pernambuco - UFRPE. The Theory of the Personal Constructs and the Complex Thought had been chosen as methodological and theoretical basis and the results, collected through writings and the construction of repertory grids, had indicated that the intervention was sufficiently significant. In accordance with carried through the qualitative and quantitative analyses can be concluded that the students had started to use more constructs to compare different materials, and they had successfully established specific relations between the structural aspects of the matter and the macrocospic properties of the materials, as well as between the different properties theirselves. / Os conteúdos de física, tanto nos cursos destinados aos físicos quanto naqueles oferecidos como disciplinas de apoio, há muito oferecem uma visão inadequada do quadro atual dessa área do conhecimento, de seu dinamismo e de sua abrangente inserção na ciência e na tecnologia. Nos cursos de Licenciatura em Física, a desconsideração da física moderna e contemporânea é ainda mais grave, já que os professores formados para o ensino médio não estão preparados para atuar segundo a nova realidade, nem tão pouco para atender às diretrizes propostas nos PCN para essa disciplina. Neste trabalho, direcionamos a atenção para o tópico estrutura da matéria, com objetivo de promover uma melhor compreensão das propriedades elétricas, térmicas e ópticas de materiais a partir do estudo dos seus aspectos estruturais. Assim, esta pesquisa foi realizada com um grupo de licenciandos de física da Universidade Federal Rural de Pernambuco – UFRPE. A Teoria dos Construtos Pessoais e o Pensamento Complexo foram escolhidos como pressupostos teórico-metodológicos e os resultados, coletados através de gravações e da construção de matrizes de repertório, indicaram que a intervenção foi bastante significativa. De acordo com as análises qualitativas e quantitativas realizadas pode-se concluir que os alunos passaram a utilizar mais construtos para comparar os diferentes materiais e que conseguiram estabelecer relações específicas entre os aspectos estruturais da matéria e as propriedades macroscópicas dos materiais, bem como relacionar melhor as propriedades entre si.

The cadmium silicates family are composed by materials that exhibit interesting optical properties. As other silicates, the material is partially covalent and partially ionic. The covalent characteristic is given by the strong Si-O interactions within the (SiO4)4- groups. The ionic nature is due to the presence of the Cd2+ ions interacting with the silicate group. In the present work this system were studied via computer modelling method based on interatomic potentials and energy minimization. A potential set was developed that accurately reproduces the structure of the cadmium silicate family compounds, CdSiO3, Cd3SiO5 e Cd2SiO4. Apart from the Coulombic interaction, the model includes pair wise short range interactions, Cd-O, Si-O and O-O. A three-body O-Si-O term was needed to describe the covalence nature of SiO4 group. These potential set was used in the defect calculations based on the Mott-Littleton approximation, embodied in the GULP code. For CdSiO3 both intrinsic and extrinsic defects were studied. The following intrinsic defects were considered: Schottky, Pseudo-Schottky, Anti-Schottky and Frenkel. The most energetically favoured intrinsic disorder was found to be the Cadmium Frenkel defect, but CdO pseudo-Schottky disorder may also occur due to the low energy difference. The extrinsic defects due to trivalent dopants were also modelled. Trivalent metal dopants can in principle be incorporated in the matrix substituting at the Cd or Si sites. For both cases, charge compensation mechanisms are needed to keep the charge neutrality of the lattice and a range of possible mechanisms were taken into account, including Cd2+ or O2- vacancies, Cd2+ or O2- interstitials and Cd-Si antisites. For each mechanism, a solid state reaction was devised and the corresponding solution energy was calculated. The most favourable defect is the one with the lowest solution energy. The results indicate that the trivalent ions substitute at the Cd2+ site with Cd-Si anti-site as the main charge compensating defect, but cadmium vacancy is also possible due to a small difference in the solution energies. / No presente trabalho foi estudado a família dos silicatos de cádmio através do método de modelagem computacional; baseado em potenciais interatômicos e minimização de energia. Um conjunto de novos potenciais foi desenvolvido possibilitando reproduzir com boa precisão as matrizes: CdSiO3, Cd3SiO5 e Cd2SiO4. As interações consideradas nessas matrizes, além da interação Coulombiana, foram as que ocorrem entre o Cd-O, Si-O e O-O, e o termo de três-corpos O-Si-O; sendo este necessário para descrever a natureza covalente do grupo (SiO4)4- . Este conjunto de potencial foi utilizado nos cálculos de defeitos com base na aproximação de Mott-Littleton. No caso da fase CdSiO3, os seguintes defeitos intrínsecos foram considerados: Schottky, Pseudo-Schottky, Anti-Schottky e Frenkel; sendo o defeito intrínseco mais favorável energeticamente o defeito Frenkel do cádmio, mas podendo o defeito pseudo-Schottky do composto CdO também ocorrer. Os defeitos extrínsecos devido a dopantes trivalentes também foram modelados. Esses íons podem, em princípio, ser incorporado no CdSiO3 por substituição no sítio do Cd ou sítio de Si. Em ambos os casos, mecanismos de compensação de carga são necessários para manter a neutralidade da rede. Além, de uma série de mecanismos possíveis também foram considerados incluindo vacâncias de Cd2 +, O2- ou intersticiais de Cd2+ ou O2-. Para cada mecanismo, uma reação de estado sólido foi formulada e a energia de solução correspondente foi calculada. O defeito mais favorável é aquele que corrersponde a energia de solução de menor valor. Os resultados indicam que o íon trivalente substitui o sítio do Cd2+ por compensação de cádmio no sítio do silício. No entanto, outras ocupações no sítio do cádmio são possiveis devido a uma pequena diferença nas energias de solução para o CdSiO3.