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Abstract:
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Neste projeto foram estudadas as ligas sulfeto de zinco (ZnS) e seleneto de cromo III (Cr2Se3) no formato nanoestruturado sintetizadas via síntese mecânica (mechanical alloying, MA). A primeira liga possui propriedades opto-elétricas de interesse comercial para a geração de energia e a segunda possui propriedades termoelétricas e magnéticas, menos exploradas na literatura até o momento. Inicialmente foram propostas variações estequiométricas para uma liga binária de sulfeto de zinco (ZnSexS1-x), cujo ponto de partida seria a produção e caracterização da estequiometria x = 0 (ZnS) e, posteriormente de seu aumento gradual, no entanto as limitações decorrentes da pandemia de COVID-19 impediram a realização de alguns dos objetivos planejados, dentre eles a síntese de diferentes amostras de ZnSexS1-x. Cabe ressaltar que apenas a estequiometria ZnS foi produzida e caracterizada. Visto esta limitação experimental, paralelamente à produção e caracterização da liga ZnS, foram realizadas análises em amostras de Cr2Se3 já disponíveis de projeto anterior. A liga ZnS apresentou fotoluminescência quando excitada por um feixe de laser de comprimento de onda (λ) = 405 nm. As soluções aquosas e orgânicas (clorofórmio e etanol) contendo partículas suspensas de ZnS (moídas por até 15 horas) apresentaram emissões em uma banda larga, com centro próximo a λ = 614 nm. As emissões observadas em ZnS são relacionadas à sua estrutura metaestável chamada wurtzita e às vacâncias de enxofre na rede cristalina. Não foram encontrados indícios de absorção de comprimentos de onda na faixa do ultravioleta ao visível (UV-Vis) na liga ZnS, apenas interações com os meios de suspensão das partículas e absorção resultante de enxofre elementar, residual da síntese. A liga Cr2Se3 também apresentou fotoluminescência nas mesmas condições experimentais, fator até o momento inédito na literatura. As emissões observadas na amostra de Cr2Se3 formaram uma banda larga no espectro visível, com um estreitamento em seu centro, λ = 557 nm e λ = 642 nm. Embora a caracterização por difração de raios-X não tenha sido possível para as amostras de ZnS, dados da liga Cr2Se3 foram analisados em seu lugar, utilizando a ferramenta computacional GSAS-II que automatiza o método de Rietveld. A amostra de Cr2Se3 sem tratamento térmico apresentou apenas os reagentes cromo e selênio, sem indícios da liga desejada. A amostra tratada termicamente, por sua vez, apresentou a formação da liga Cr2Se3, resquícios de uma fração de selênio ainda amorfo e uma fração de selênio recristalizado, porém a quantificação de fases não pode ser concluída com perfeição. A informação de quantificação de fases é necessária para determinar a eficiência da técnica de síntese e, para quantificar as fases formadas, é necessário que o modelo calculado no GSAS-II represente a distribuição de dados do difratograma adequadamente, pois a geometria dos picos de difração é utilizada no cálculo destas frações (utilizando a largura total à meia altura dos picos). Infelizmente, devido a limitações intrínsecas do método de Rietveld frente a frações amorfas na distribuição de dados, assim como falta de experiência e conhecimento aprofundado da ferramenta GSAS-II, não foi possível obter um refinamento aceitável para a quantificação de fases. Dessa forma estudos posteriores precisam ser realizados para que refinamentos adequados sejam alcançados nos difratogramas da liga Cr2Se3. Também surge a possibilidade de estudos dedicados à síntese e caracterização da liga ZnSexS1-x, uma vez que sua precursora ZnS já apresenta resultados de caracterização que podem ser tomados como ponto de partida e diferentes opções de dopantes estão presentes na literatura. |
