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Prof. Dr. Sérgio Michielon de Souza Instituto de Ciências Exatas Departamento de Física Universidade Federal do Amazonas - UFAM Bi 2 Te 3 Nanoestruturado.

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1 Prof. Dr. Sérgio Michielon de Souza Instituto de Ciências Exatas Departamento de Física Universidade Federal do Amazonas - UFAM Bi 2 Te 3 Nanoestruturado estudado por espectroscopia Raman Disciplina: Nanomateriais Eng. Materiais

2 Efeito de pressão negativa (aumento no volume) Materiais nanoestruturados cristalitos tipicamente menores que 100 nm pode conter até 50% dos átomos do material Falha de empilhamentos (stacking faults) diferente arranjo local dos átomos redução de 15 a 30 % na densidade Incoerência nos raios x difratados e alargamento nas oscilações EXAFS Distorções de rede e a componente interfacial

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4 Produção de amostras por mecano-síntese Inert Atm. A x B 1-x mAmA mBmB Mechanical Alloying (MA)

5 Produção de amostras por mecano-síntese Características da técnica Produz materiais: -Nanoestruturados com grande quantidade de centros de defeitos e componente interfacial -Amorfos -Misturas e solução sólidas Etapas de formação: 1) Cisalhamento nas partículas 2) Partículas são soldadas a frio e re-quebradas 3) Saturação de ΔG, estabilização dos processos 4) Reação de estado sólido SEM pó compósito HRTEM e XRD cristalitos de dimensões nanométricas, separados por regiões interfaciais Tenacidade dos materiais Calor de mistura Coeficiente de difusão atômica

6 Bi 2 Te 3 – Estado da arte em materiais termoelétricos Os materiais termoelétricos possuem três aplicações principais: (i) conversão de calor em eletricidade; (ii) resfriamento termoelétrico; (iii) medidas de temperatura.

7 ( = Å) Caracterização estrutural (difração de raios x) Bi 2 Te 3 96% -TeO 2 4% ~ 22 nm σ p ~ 1,6% a = b = 4.375Å c = Å Bi 2 Te 3 + -TeO 2 Após 3 horas de moagem

8 Bi 2 Te 3 Estrutura Cristalográfica 5 átomos na célula unitária a=b= Å c= Å S.G. R-3m (166) Romboédrica de eixo Hexagonal x y z Bi 6c Te 3a Te 6c

9 distâncias atômicas Te1-- Bi ~ 3.04 Å Te2 -- Bi ~ 3.24 Å Te1--Te1 ~ 3.72 Å arranjo hexagonal -Bi-Te1]- [Te1-Bi-Te2-Bi-Te1]- [Te1-Bi- Bi Te1 Te2 2ax2bx2c } 2,42 Å } 7,32 Å

10 distâncias atômicas Te1-- Bi ~ 3.04 Å Te2 -- Bi ~ 3.24 Å Te1--Te1 ~ 3.72 Å Caracterização óptica por espectroscopia Raman das amostras como fabricada e tratada termicamente arranjo hexagonal -Bi-Te1]- [Te1-Bi-Te2-Bi-Te1]- [Te1-Bi- Bi Te1 Te2 5 átomos na célula unitária 3 graus de liberdade 15 modos de vibração

11 espectroscopia Raman 2xt=1800s A 1g (1) 62.3±0.1 cm -1 E g (2) 103.5±0.1 cm -1 A 1g (2) 133.3±0.3 cm -1 A 1u 120.2±0.1 cm -1 (IR) Amostra como fabricada (AM-BiTe) Um modo IR somente pode ser detectado por espalhamento Raman quando a estrutura é repleta de defeitos que quebram simetrias da rede, em nível local, que por sua vez quebra as regras de seleção Comparando com a literatura:

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13 Fração volumétrica responsável pela quebra de simetria 4,2% (as-milled) 1,3% (annealed)

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