Uma banca de DEFESA de DOUTORADO foi cadastrada pelo programa.
DISCENTE: TARSILA MARÍLIA DE OLIVEIRA
DATA: 17/02/2017
HORA: 14:00
LOCAL: SALA 23 DO DFI
TÍTULO: Estudo das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do tetraborato de magnésio (MgB4O7) e do defeito antissítio em compostos Bi12MO20 (M=Si,Ge,Ti) utilizando cálculos de primeiros princípios.
PALAVRAS-CHAVES: DFT, propriedades ópticas, estrutura eletrônica, analise de Bader, energia de formação de defeito, defeito antissítio, tetraboratos, silenitas.
PÁGINAS: 119
GRANDE ÁREA: Ciências Exatas e da Terra
ÁREA: Física
SUBÁREA: Física da Matéria Condensada
RESUMO:

Nesse trabalho foi realizado um estudo teorico, baseado na Teoria do Funcional da
Densidade (DFT), das propriedades estruturais, eletr^onicas e opticas do tetraborato de
magnesio (MgB4O7) e um estudo do defeito tipo antisstio BiMO4 em cristais do estruturas
silenitas Bi12MO20 (BMO, onde M=Ge, Si e Ti). As otimizac~oes das posic~oes at^omicas e par^ametros de rede foram realizadas para todos os sistemas utilizando o funcional LDA e PBE-GGA para o MgB4O7 e BMO's, respectivamente. As estruturas eletr^onicas e propriedades opticas do sistemas estudados foram calculadas utilizando o metodo LAPW implementado no codigo computacional WIEN2k. Os efeitos de correlac~ao e troca foram simulados pelo recentemente desenvolvido potencial TB-mBJ, que foi mostrado de ser adequado para tratamento de sistemas que
possuem gap. Essa tese foi dividida em duas partes. A primeira parte refere-se ao estudo do tetraborato de magnesio puro. Os calculos da estrutura eletr^onica resultaram em um valor do gap
de 9,58 eV, bem proximo ao esperado (comparando a compostos similares). A topo da
banda de val^encia e dominado por estados 2p dos oxig^enios, enquanto o fundo da banda de
conduc~ao vnsiste predominantemente de estados 2p do boro de coordenac~ao trigonal com
os oxig^enios vizinhos (BO3). As caractersticas opticas foram analisadas em termos do
tensor dieletrico complexo, cuja parte imaginaria e diretamente proporcional ao espectro de
absorc~ao optica. A borda de absorc~ao optica e originada por possveis transic~oes eletr^onicas
entre os ons que formam a estrutura trigonal. O espectro de absorc~ao tambem indicou
um carater anisotropico para o composto. O ndice de refrac~ao, coeciente de extinc~ao,
reetividade e a perda de energia de eletrons foram analisados na regi~ao ultravioleta (ate
40 eV).
A segunda parte refere-se ao estudo do defeito tipo antisstio em silenitas. Os cristais
foram estudados nas formas puras e com a presenca de um atomo de Bi ocupando o stio
do atomo M (BiMO4). Os defeitos foram investigados nos estados de carga q=􀀀1; 0; +1.
Os band gaps dos BMO's puros foram determinados com os valores de 3,39 eV para BGO,
3,35 eV par BSO e 3,37 eV para o BTO. Atraves dos resultados das densidades de estados eletr^onicos foi conrmado que o defeito antisstio introduz uma banda de energia situada dentro de gap formada por estados 2p de oxig^enios e 6s do BiM. A populac~ao dessa banda esta diretamente relacionada ao estado de carga. O defeito neutro (Bi0M) introduz uma banda semi populada, o defeito carregado negativamente uma banda doadora e o defeito carregado positivamente (Bi+1 M ) uma banda aceitadora. A analise de ligac~oes qumicas conrmou que a adic~ao (ou retirada) de um eletron do sistema sempre ocorre na regi~ao do defeito. A analise da energia de formac~ao de defeito constatou que o defeito neutro e o energeticamente favoravel, dominando assim o estado de menor energia (tambem chamado de estado colorido). A partir dos resultados tambem foi possvel associar a presenca do defeito antisstio sendo a com importantes propriedades observadas nos cristais BMO's, tais como: a mobilidade de carga que ocasiona o efeito fotorrefrativo; a compreens~ao das transic~oes reversveis entre estados termicos e o efeito fotocr^omico.Nesse trabalho será apresentado o estudo teórico, baseado na Teoria do Funcional da Densidade(DFT), das propriedades estruturais, eletrônicas e ópticas do tetraborato de magnésio MgB4O7 eo processo de otimização das estruturas dos cristais do tipo sillenites Bi12MO20 (BMO) ondeM=Ge, Si e Ti, contendo o defeito antissítio BiMO4. O processo de otimização dos parâmetrosde rede e posições atômicas dos cristais sillenites é feito com o objetivo para calcular a energiade formação do defeito antissítio.O MgB4O7:Dy e MgB4O7:Dy,Na são utilizados como detectores de nêutrons no Instituto deCiências Nucleares "Vinca"(Belgrado, Sérvia), bem como em outros institutos na Europa Central.A estrutura eletrônica e propriedades ópticas do MgB4O7 foram calculadas utilizando o métodoLAPW implementado no código computacional WIEN2k. Os efeitos de correlação e troca foramsimulados pelo recentemente desenvolvido potencial TB-mBJ, que foi mostrado de ser adequadopara tratamento de sistemas que possuem gap. Os cálculos da estrutura eletrônica resultaram emum valor do gap de 9.15 eV, bem próximo ao esperado (comparando com os compostos comparecida estrutura e composição). As características ópticas do MgB4O7 foram analisadas emtermos de seu tensor dielétrico complexo, cuja parte imaginária é diretamente proporcional aoespectro de absorção óptica. O espectro de absorção, índice de refração, coeficiente de extinção,refletividade e a perda de energia de elétrons foram analisados na região ultravioleta (até 40 eV).Os BMO exibem alta foto-sensitividade e mobilidade de portadores de carga, esses fatos favorecemo seu uso em holografia, ampliação de sinais luminosos e processamento de imagens.Usam-se também na interferometria dinâmica, em processamento óptico e armazenamento deinformação, tecnologia piezo elétrica, óptico-acústica etc. O processo de otimização para oscristais sillenites envolveu as estruturas cristalinas perfeitas dos compostos Bi12GeO20, Bi12SiO20e Bi12TiO20 e as otimizações das estruturas com defeito neutro, BMO:Bi0M, defeito positivo,BMO:Bi+1M , e defeito negativo, BMO:Bi􀀀1M , para os três casos onde M=Ge, Si, Ti. Os resultadosobtidos mostraram que o volume da estrutura otimizada possui valores muito próximos emrelação ao volume medido experimentalmente. O volume das estruturas calculadas teve umaumento de +5% para as estruturas do BSO e BGO e de +2% para a estrutura do BTO quandocomparados aos valores experimentais. Atualmente são executados os cálculos que levam emconta a interação spin-órbita do átomo de Bismuto e após esse processo serão calculadas asenergias de formações do defeito antissítio para os cristais BMO.

MEMBROS DA BANCA:
Interno - 1835424 - ADILMO FRANCISCO DE LIMA
Externo à Instituição - BORKO STOSIC
Presidente - 1502254 - MILAN LALIC
Externo ao Programa - 2584227 - RICARDO OLIVEIRA FREIRE
Interno - 1502255 - SUSANA DE SOUZA LALIC