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RESUMO AULA PASSADA• Guias de ondas deluz. Fibras ópticas• Diferentes tipos de fibras ópticas: tipo degrau, tipo GRIN• Modos de propagação na fibra• GRIN, como fazer, vários métodos: troca iônica, CVD,
fonte de nêutrons.• Lentes Selfoc, comparação com lentes clássicas,
algumas aplicações: DVD, endoscópio.• Demonstração com GRIN (água+acúcar), lente GRIN
natural.• Selfoc recentes.• Distribuição de temas para apresentação por parte dos
alunos.
dispoptic 2013
20130311
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Noções sobre estado sólido
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Rede cristalina
Kittel, Charles “Introduction to solid state physics”. Biblioteca IFSC
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http://www.chem.ox.ac.uk/icl/heyes/structure_of_solids/strucsol.html
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Características de planos numa rede
Densidade de átomos por plano
Relação de índices dos planos com a separação
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Redes de Bravais
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Rede cristalina = rede + base
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Outra forma de representar
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Descrição de uma rede
R0 = R + m1a1 + m2a2 + m3a3
Vetores primitivos ai
Translação
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9dispoptic 2013
Célula unitária
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BCC
Film BCC
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CsCl
Cúbico simples ou cúbico de corpo centrado?
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FCC - Empacotamento fechado
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Cristais
O = OctaedroT = Tetraedro
Filme NaCl e CaF2dispoptic 2013
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NaCl
Qual é a base? NaCldispoptic 2013
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Empacotamento fechado
Film HCPdispoptic 2013
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O que se sabia até então classicamente
Teorema da restrição cristalográfica: Simetria de rotação de 2da, 3ra, 4ta e
6ta ordem Simetria de translação
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Novas estruturasPremio Nobel de Química 1996
(1985)• Robert F. Curl, Jr., Rice
University, Houston, USA • Sir Harry W. Kroto FRS,
University of Sussex, Brighton,
UK • Richard E. Smalley, Rice
University, Houston, USA
Buckminster Fuller's Dome - Expo '67 Montreal Courtesy of B. Eggen (Univ. of Sussex)
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The Nobel Prize in Chemistry 1996 was awarded jointly to Robert F. Curl Jr., Sir Harold W. Kroto and Richard E. Smalley "for their
discovery of fullerenes".
Quasecristal: possui estrutura, mas não tem simetria de translação translação
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Outras estruturas
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Exemplo de fulereto
K3C60
Material com propriedades supercondutoras (Tc = 20 K)
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Uma situação importante para todos os efeitos na formação de uma estrutura cristalina
Raio atômico e raio iônico de alguns elementos em pm
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Prêmio Nobel de Química 2011
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Dan Shechtman
The Nobel Prize in Chemistry 2011 was awarded to Dan
Shechtman "for the discovery of quasicrystals".
Modelo atômico de alumínio – paládio - manganês (Al-Pd-Mn)
superfície quase-cristalina.
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Quasicrystal Research: A film by Alexander Tuschinski - http://www.youtube.com/watch?v=wPyzSssNhFQ
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LINK
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Como identificar a posição dos átomos?
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Lei de Bragg
Sistema cristalino
Sistema cristalino imperfeito
Sistema amorfo
Lei de Bragg n l = 2d senq
qi = qf = q
nl = 2dsenq
d
n
sen
senk
kkq
kk
i
if
if
2
4
2
2
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Como identificar os planos de reflexão?
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Índices de Miller
Especificação de um plano de átomos por um conjunto de números hkl
Intersecção x1y1z1 com sistema de eixos coordenados xyz
$ um número s tal que o produto de s vezes o recíproco das intersecções x1y1z1 dará o menor conjunto de números inteiros com a mesma proporção de 1/x1 1/y1 1/z1
Assim: h = s/x1 k = s/y1 l = s/z1
Muito útil para sistemas cúbicos
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Como está relacionada a rede direta com os índices de Miller ?
a
Plano 3x + y =a
y
x
dr
Intersecção com os eixos: 1/3 e 1/1
Índices de Miller: 1 3
Plano (13) Direção
normal ao plano: [31]
Eq. do plano:
21222
21
222
1
lkh
ad
zlykxhlkh
n
drn
alzkyhx
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Notação para famílias de planos e direções
família singular
planos {hkl} (hkl)
direções <uvw> [uvw]
Normal de um plano com índices (hkl) é [hkl] para sistema cúbico (não é geral)
2122
22
22
21
21
21
21
212121coswvuwvu
wwvvuu
222 lkh
ad
Ângulo q entre duas direções:
Distância d entre planos adjacentes com índices (hkl) é:
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Distribuição de densidade eletrônica
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31dispoptic 2013
Distribuição de densidade
eletrônica do NaCl
Na => 1s22s2p63s1
Cl => 1s22s2p63s2p5
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Outras ferramentas necessárias
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Rede recíproca
Como descrever a morfologia de um cristal
Difração de Raios-X
Estrutura eletrônica
Definição de bandas
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Rede recíproca
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FCC – rede recíproca
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Hexagonal – rede recíproca
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Como é a contribuição para a intensidade das linhas do difratograma?
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Fator de estrutura
Espalhamento por um elétron
Espalhamento por um átomo
Espalhamento por uma céluladispoptic 2013
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Espalhamento por um elétron
O que estamos procurando?
Intensidade do feixe espalhado por um elétron
de carga e e massa m a uma distância r do
elétron e um ângulo a entre a direção de
espalhamento e a direção de aceleração do
elétron
J.J. Thomson [ref. Reitz & Milford, Melissinos]
Como é a intensidade num ponto P?
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média
Raios-X na direção Ox
Eq de Tomson para o espalhamento de um feixe de Raios-X por um elétron
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Espalhamento por um átomo
Fator de estrutura atômico
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Espalhamento por uma célula
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Exemplos:
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Elements of x-ray diffraction
B. D. CullityLocalização:
IFSC-F /548.83^C967e^2
ed.^e.4
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E como é em materiais não cristalinos?Radiografias de alta definição
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WILLIAM CONRAD ROENTGEN – Raio-X
Art of Roentgen's X-ray apparatus for imaging handFIRST X-RAY - 1895 - ANNA BERTHA ROENTGEN'S HAND
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Novas técnicas de imagem de R-X.Physics Today Julho 2000
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....... Óptica de Raios-X
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