Defeitos intrínsecos em cristais de silicatos: cálculos numéricos no caso do diopsídio

• Processo: 07/08008-0
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Data de Início da vigência: 01 de junho de 2008
• Data de Término da vigência: 31 de maio de 2011
• Área de conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Geologia
• Pesquisador responsável: Shigueo Watanabe
• Beneficiário: Nilo Francisco Cano Mamani
• Instituição Sede: Instituto de Física (IF). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Silicatos Diopsídio
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Defeitos Intrínsecos | Diopsídio | silicatos | Física da Matéria Condensada

Resumo

O presente projeto insere-se dentro de um outro bem mais amplo, no qual se propôs a investigar as propriedades físicas de minerais naturais brasileiras de silicatos. Essas propriedades dependem muito dos defeitos pontuais, sempre presentes, sejam do tipo intrínsecos, que são imperfeições da própria estrutura cristalina, sejam do tipo extrínsecos, devido a presença de átomos estranhos (chamados impurezas) ao cristal. O tijolo básico de um cristal de silicato é o tetraedro SiO4, no qual os íons de oxigênio ocupam os vértices e o íon de silício, o centro do tetraedro. Obviamente, o quartzo também tem sua estrutura baseada nos tetraedros SiO4. O defeito intrínseco, mais conhecido no quartzo, é a vacância de oxigênio, que dá origem a outros defeitos, dentre os quais, o mais célebre é o centro E1, resultante da captura de um elétron pela vacância de oxigênio. Porém, há outros como centros E2, E4, E"1, E"2 e E"4. A estabilidade de vacância de oxigênio e do centro E1 tem sido estudada teoricamente por Rudra e Fowler (1987) usando um programa baseado na teoria de orbitais moleculares. Esse programa de nome MINDO/3 é, hoje, superado por outro chamado CRYSTAL06. Nos estudos, já realizados por nós, em mais de 12 minerais naturais de silicatos, a presença de centros E1 é constante, o que indica que a vacância de oxigênio deve, certamente, ser um defeito intrínseco presente. Espera-se, porém, que a presença de óxidos de outros cátions deva afetar tanto a vacância de oxigênio como a formação de centros E1 e outros. Essa análise será conduzida usando o CRYSTAL06. Outro defeito pontual, característico de qualquer quartzo, é aquele devido à presença de alumínio de carga 3+ que, praticamente em todos os casos, entra substituindo o Si de carga 4+ no tetraedro SiO4. Dá origem ao centro de alumínio de grande importância e não há estudo de suas características inseridas dentro da estrutura cristalina, o que será feito com o uso de CRYSTAL06. Há outros centros que, a longo prazo, serão também investigados. (AU)

Publicações científicas

(7)

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

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CANO, NILO F.; BLAK, ANA R.; AYALA-ARENAS, JORGE S.; WATANABE, SHIGUEO. Mechanisms of TL for production of the 230 degrees C peak in natural sodalite. Journal of Luminescence, v. 131, n. 2, p. 165-168, FEB 2011. (07/08008-0)

CANO, NILO F.; WATANABE, SHIGUEO. Theoretical investigation of electronic and optical properties of andalusite within density functional theory. Solid State Communications, v. 150, n. 43-44, p. 2154-2157, NOV 2010. (07/08008-0)

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CANO, NILO F.; AYTA, WALTER E. F.; WATANABE, SHIGUEO. Electronic and optical properties of grossular garnet (Ca3Al2Si3O12): An ab initio study. Optical Materials, v. 32, n. 5, p. 566-569, MAR 2010. (07/08008-0)

CANO, NILO F.; AYTA, WALTER E. F.; WATANABE, SHIGUEO. The electronic and optical properties of sodalite (Na8Al6Si6O24Cl2) from first principles. Solid State Communications, v. 150, n. 3-4, p. 195-197, JAN 2010. (07/08008-0)

CANO, NILO F.; WATANABE, SHIGUEO. Ab initio study of the electronic and optical properties of sillimanite (Al2SiO5) crystal. Optical Materials, v. 33, n. 11, p. 1813-1816, SEP 2011. (07/08008-0)