Transições de fase em nanocristais de niobato de sódio caracterizadas através do espalhamento Hiper-Rayleigh

Abstract

Entender como a matéria comporta-se em diversas condições naturais é fundamental para possibilitar a idealização e construção de novas tecnologias. Em particular, quando olhamos para escalas nanométricas nem sempre os efeitos relacionados a essas estruturas ocorrem de maneira similar quando comparadas a estruturas macroscópicas. Assim sendo, nesta Dissertação apresentamos estudos sobre transições de fase em nanocristais utilizando a geração de segundo harmônico incoerente (espalhamento hiper-Rayleigh de segunda ordem) com o sonda. Em temperatura ambiente, o NaNbO3 apresenta comportamento antiferroelétrico, fazendo parte da família de perovskitas do tipo ABO3. Este grupo de óxidos exibe propriedades físicas e químicas interessantes, incluindo ferroeletricidade e piezoeletricidade, com possibilidade de inúmeras aplicações tecnológicas. Em particular, o niobato de sódio apresenta um diagrama de fases bastante complexo, sendo motivo de diversos estudos reportados na literatura. Todos estes aspectos reunidos serviram de motivação para o desenvolvimento deste trabalho. As amostras estudadas são compostas por cristais de NaNbO3 de, aproximadamente, 110 nm de diâmetro e foram devidamente caracterizadas através das técnicas de difração de raios-X, microscopia eletrônica de transmissão e reflexão difusa. O espalhamento hiper-Rayleigh de segunda ordem nestes nanocristais de NaNbO3 pôde ser facilmente observado ao se irradiar a amostra com pulsos de 8 ns de duração de um laser de Nd-YAG Q-switched operando a uma taxa de repetição de 5 Hz e comprimento de onda central em 1064 nm. Assim sendo, a amostra com os nanocristais foi colocada em um criostato e resfriada até 80 K. A dependência do sinal do espalhamento hiper-Rayleigh em função da temperatura foi registrada durante o ciclo de aquecimento e os dados foram coletados a cada 1,0 K de variação da temperatura. Os resultados claramente indicaram duas transições de fase difusa, a primeira no intervalo entre 100 e 120 K, a segunda de 200 a 240 K. Ao final, apresentamos uma discussão dos resultados obtidos, bem como também apresentamos algumas perspectivas para desenvolvimento futuro do nosso trabalho.