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Previous issue date: 2016-03-07 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The rapid modernization of industrial and technological poles spurs the development of new materials, always in search of efficiency and low costs, given that the expression "new materials" does not relate just to the new classes or compounds never seen before but also to the structural modifications in materials already studied. In this context, research using theoretical and experimental models tends
Researches using combined theoretical and experimental methods tend to be more and more commonly due to the better correlation between system characteristics and properties. However, a better interpretation can assists in the planning and developing of new materials. In the present study, a set of theoretical and experimental models were built in order to explain the properties and phenomena of semiconductors. The chosen materials were the α-Ag2WO4, β-Ag2MoO4, Co3O4, α- Fe2O3 and In2O3. Characterization techniques of X-Ray difraction, Rietveld refinament, Raman spectroscopy, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy were related with quantum mechanical calculations to a better understanding of the observed results. Theoretical results of band structure and density of states are in agreement with the experimental band gaps.The data showed
a creation of new eletronic states on the forbiden region on the band gap due to the criation of structural defects, by means of a impurity or structural changes. The final models were used to a better explanation of the photoluminescent properties modifications. Quantum mechanical calculations were also used to the explanation of a phenomenon caused by electron bombing, which was observed in Ag2WO4 and Ag2MoO4 crystals. In this model, the Ag reduction results in its removal of the clusters generating the Ag metallic filaments on the material surface. Finally, it was created a new approach about the mapping and prediction of crystals morphology that serves as an experimental reference to the comparison between surface and final properties. The presented papers consist in an interdisciplinary research, from fundamental to applications and show how quantum chemical and other theoretical computational means can be used for an understanding of physical and chemical properties of materials for searching a rational materials design. / A rápida modernização dos polos industriais e tecnológicos faz com que o desenvolvimento de novos materiais seja fundamental, sempre pesquisando maiores eficiências e menores custos. Por outro lado, a expressão “novos materiais” não está somente relacionada à uma nova classe ou composto obtidos pela primeira vez, mas também às modificações estruturais de materiais já conhecidos, incluindo o efeito do tamanho, forma e incorporações sinergéticas. Neste contexto, pesquisas usando modelos
teórico-experimentais tendem a ser cada vez mais comuns devido à melhor correlação entre características do sistema e propriedades. Por tanto, interpretações mais claras e precisas podem auxiliar no planejamento e desenvolvimento de novos materiais. No presente trabalho, um conjunto de modelos teórico-experimentais foi construído a fim de explicar propriedades e fenômenos de semicondutores. Os semicondutores escolhidos foram: α-Ag2WO4, β-Ag2MoO4, Co3O4, α-Fe2O3 e In2O3. Técnicas de caracterização de Difração de Raios-X, refinamento Rietveld, espectroscopia Raman, microscopia de varredura e microscopia de transmissão foram vinculadas com cálculos mecânico-quânticos para um melhor entendimento dos resultados observados. Resultados teóricos de estrutura de bandas e densidade de orbitais corroboraram com os “band gaps” experimentais. Os dados mostraram a criação de novos estados na região proibida do “band gap” devido à criação de defeitos, por meio de dopagem ou mudanças estruturais. Os modelos finais foram utilizados para melhor explicar as modificações das propriedades fotoluminescentes. Cálculos mecânico-quânticos também foram utilizados para explicar o fenômeno de crescimento de prata em cristais de α-Ag2WO4 e β-Ag2MoO4 com a adição de elétrons. Neste modelo, a redução da prata resulta em seu afastamento dos “clusters” gerando o aparecimento de filamentos de prata metálica na superfície dos materiais. Por fim, foi criada uma nova abordagem sobre o mapeamento e previsão de morfologias de cristais, servindo como um referencial experimental para a comparação entre superfícies e propriedades finais. Os trabalhos presentes consistem em estudos interdiciplinares, do fundamento até a aplicação de diversos materiais, e mostram como a química quântica e outros meios teóricos podem ser usados para o estendimento de propriedades para o “design” de novos materiais. / 2012/14468-1
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7676 |
| Date | 07 March 2016 |
| Creators | Ferrer, Mateus Meneghetti |
| Contributors | Silva, Elson Longo da |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Química, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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