Espectroscopia no infravermelho : obtenção e interpretação de espectros de reflexão especular e constantes dieletricas

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2002

RESUMO

presente trabalho explora o desdobramento dos modos ópticos vibracionais de rede ocorrido de acordo com a natureza de sua propagação, transversal (modos TO) ou longitudinal (modos LO). Este desdobramento é muito pronunciado em sólidos que apresentam alto caráter polar e podem ser acessados através das funções dielétricas dos materiais. O fato de os experimentos convencionais de espectroscopia no infravermelho serem realizados à incidência normal não permite a detecção de modos LO devido ao caráter transversal da radiação eletromagnética. Contudo, eles são detectáveis quando se trabalha com incidência oblíqua (Efeito de Berreman), que constitui um parâmetro experimental muito importante quando se trabalha no modo reflexão especular. Desta maneira, a interpretação desses espectros está necessariamente atrelada ao conhecimento dos desdobramentos LO-TO. A presente investigação envolveu a construção de dois tipos de ferramentas computacionais em ambiente MatLab: (a) a determinação de funções dielétricas no infravermelho a partir de medidas de reflexão ou de transmissão e (b ) a simulação de espectros de reflexão através da Teoria da Óptica para dois tipos de configurações de amostra (sólidos maciços e filmes finos suportados em metais). Estas ferramentas foram amplamente utilizadas em estudos de caso, onde a influência dos modos LO nos espectros de reflexão obtidos era importante, como materiais contendo ligações polares como Si-O e Ti-O. O estudo da dependência do espectro de reflexão especular de amostra maciça e monolítica de v-SiO2 com o ângulo de incidência e as duas polarizações da radiação mostrou que o Efeito de Berreman também ocorre para materiais maciços e também permitiu a demonstração experimental de que o desdobramento do estiramento assimétrico de grupos Si-O-Si tem caráter exclusivamente transversal, o que está de acordo com simulações de dinâmica molecular. Embora previstos na literatura através de cálculos teóricos, o presente trabalho descreve, pela primeira vez, a detecção experimental de modos LO de óxidos de titânio. Como eles ocorrem em frequências mais altas que os modos TO (aproximadamente 800 cm), possibilitam o estudo do TiO2 no infravermelho médio. Mostrou-se também como os modos LO podem ser utilizados na caracterização de fases de filmes finos desse óxido e que filmes suportados em óxido de índio e estanho (ITO) podem ser investigados através desse enfoque. Finalmente, foram estudados filmes de polímeros de silício, para os quais mostrou-se que o desdobramento LO-TO é importante não somente para o estiramento assimétrico de grupos Si-O-Si, mas também, em menor escala, para os osciladores Si-C. Nestes casos, além da observação destes desdobramentos, uma minuciosa interpretação dos espectros no infravermelho permitiu a caracterização estrutural dos materiais.

ASSUNTO(S)

espectroscopia de infravermelho otica filmes finos

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