NaCe(MoO4)2

O molibdato de sódio-cério, NaCe(MoO4)2, pertence à família do molibdato duplo alcalino de terras raras e tem importância significativa em vários domínios tecnológicos, como remediação ambiental e conversão de energia. Apesar da sua importância, o comportamento do NaCe(MoO4)2 sob condições de alta pressão permanece inexplorado. A amostra foi crescida pelo método hidrotérmico. Este estudo utiliza difração de raios X síncrotron (com equipamentos da Elettra Sincrotrone Trieste) e espectroscopia Raman para investigar o NaCe(MoO4)2 in situ sob condições de altas pressões. Observou-se uma transição de fase induzida por pressão da estrutura scheelita (I41/a) para a estrutura M'-fergusonita (P21/c) no molibdato duplo a aproximadamente 10 GPa. Utilizando-se uma equação Birch–Murnaghan de terceira ordem, calcula-se os parâmetros do módulo de bulk do material. Quando se comparam os achados com os publicados no NaBi(MoO4)2 – que tem resultados ligeiramente conflitantes na literatura – é possível notar que o módulo de bulk do NaCe(MoO4)2 é da mesma ordem de grandeza de um dos trabalhos anteriores. No que diz respeito à interpretação dos espectros Raman, a semelhança entre a estrutura scheelita e fergusonita é grande, uma vez que a última constitui-se numa ligeira distorção estrutural da primeira. Mesmo assim, foi possível analisar a intensidade de algumas bandas e obter-se informações sobre a transição de fase. Acredita-se que as descobertas apresentadas contribuam para uma compreensão mais profunda da estabilidade estrutural do NaCe(MoO4)2 e lançam luz sobre o campo mais amplo dos estudos de alta pressão de molibdatos duplos. [W.C. Ferreira, F.G. Alabarse, C. Luz-Lima, R.S. Silva, L.S.A. Olivier, P.T.C. Freire, J.A. Lima Jr, J.V.B. Moura, Applied Physics Letters 124, 201904 (2024)].

Perovskita CsCuCl3

As perovskitas de haletos atraem intensa pesquisa devido às suas aplicações multifacetadas em optoeletrônica. Elas podem sofrer intrincadas modificações estruturais sob condições extremas, produzindo mudanças nas propriedades. Dentro deste contexto, neste artigo, os autores mergulharam profundamente na complexa interação de atributos estruturais e vibracionais dentro da perovskita inorgânica de halogeneto metálico semelhante a perovskita CsCuCl3. Esse trabalho foi parte da pesquisa de doutorado do estudante Juan S. Rodríguez-Hernandéz, orientada pelo Prof. Carlos William Paschoal no Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal do Ceará. A abordagem empregou espectroscopia Raman e técnicas de difração de raios-X em pó com luz síncrotron (SPXRD) utilizadas sob as condições de baixas temperaturas e de altas pressões (HPs). Observou-se um mecanismo distinto de acoplamento spin-fônon empregando-se espectroscopia Raman em baixas temperaturas; esse acoplamento foi manifestado como um fenômeno de fônon de renormalização que ocorre especialmente em T ∗ = 15 K. A correlação entre dinâmicas de spin e fônons torna-se pronunciada por meio de um endurecimento notável da dependência da temperatura do fônon, um comportamento ligado à transição antiferromagnética do material em TN = 10,7 K. SPXRD sob HP mostrou uma transição de fase estrutural de primeira ordem (SPT) na pressão crítica Pc = 3,69 GPa, levando à transformação da célula hexagonal P6522 para uma célula monoclínica de base centrada. A coexistência de ambas as fases é discernível dentro da faixa de pressão de 2,79 a 3,57 GPa, indicando que a SPT envolve a reorganização da unidade dímero [Cu2Cl9]5− interna, com a flexão Cl-Cu-Cl contribuindo mais do que os modos de estiramento. Além disso, demonstrou-se que a SPT é reversível, mas a pressão de tensão residual influencia a modificação do valor crítico de pressão Pc durante a descompressão. [J.S. Rodríguez-Hernández, M.A.P. Gómez, O.P. Furtato, D.L.M. Vasconcelos, A.P. Ayala, C.W.A. Paschoal, L.O. Kutelak, G.A. Lombardi, R.D. dos Reis, Physical Review B 109, 054116 (2024)]. 

EFEMÉRIDE: 20 anos - Dissertação sobre a L-valina

Há vinte anos, no dia 18/02/2004, o Prof. José Alves de Lima Jr., atualmente o coordenador do Laboratório de Altas Pressões da UFC, defendia a sua dissertação de Mestrado no Programa de Pós-Graduação em Física da UFC. O trabalho versava sobre as propriedades vibracionais do cristal de L-valina, que é um aminoácido alifático. A dissertação deu origem a um interessante artigo, "Raman scattering of L-valine", J.A. Lima et al., J. Raman Spectrosc. 36, 1076 (2005). Nele, a identificação tentativa dos modos vibracionais é fornecida, bem como o comportamento dos modos vibracionais observados por espectroscopia Raman até temperaturas de 10 K.

Prof. José Alves de Lima Jr. apresentando o seu trabalho de dissertação de Mestrado (em primeiro plano o Prof. José Marcos Sasaki).

Prof. José Alves com a banca de avaliação da sua dissertação de Mestrado: Prof. Alexandre Teixeira (URCA), Prof. Paulo Freire (UFC), Prof. Ilde Guedes (UFC) [18/02/2004].

Glicil-L-fenilalanina

Nesse artigo as propriedades vibracionais e estruturais do dipeptídeo glicil-L-fenilalanina foram investigadas através de cálculos de primeiros princípios e espectroscopias Raman e infravermelho, fazendo parte do trabalho de doutorado de José Avelar S. Silva. O intervalo espectral investigado pelas duas espectroscopias foi entre 100 e 3200 cm-1. Para os cálculos de primeiros princípios utilizou-se o funcional B3LYP com a base 6-311++ junto com um modelo de polarização contínua, o que permitiu determinar a conformação mais provável da molécula e se identificar os modos vibracionais. Investigou-se ainda um pequeno cristal do dipeptídeo através da espectroscopia Raman entre 1 atm e 7 GPa, descobrindo-se a ocorrência de uma mudança conformacional em aproximadamente 1 GPa, modificação essa que se mostrou reversível. É um resultado importante porque se trata de um dado adicional para se entender a correlação entre as ligações de hidrogênio e alguns parâmetros da molécula e a estabilidade da estrutura cristalina. [J.A.S. Silva, D.L.M. Vasconcelos, R.A. Lima, A.J.P. Cordeiro, P.T.C. Freire, Spectrochimica Acta A 304, 123383 (2024)].

Visita do Prof. Alain Polian ao LAP

Nesse mês de novembro esteve visitando o Laboratório de Altas Pressões da UFC, aproveitando a sua participação no ENAP-23, o Prof. Alain Polian. O Prof. Polian é professor aposentado da Universitè Pierre e Marie Curie, em Paris, embora continue desenvolvendo atividades no Laboratório de Altas Pressões daquela universidade. No ENAP-23 o Prof. Polian discorreu sobre as propriedades vibracionais sob pressão de cristais de semicondutores mistos A1-xBxC e os modelos usados para descrever as propriedades vibracionais desses materiais. Ele lembrou que os modelos utilizavam a aproximação do cristal virtual, sendo o mais comumente usado o "Modified Random Element Isodisplacement". Nos últimos tempos um modelo possivelmente universal foi proposto e em sua apresentação o Prof. Polian examinou a sua validade estudando diversos tipos de semicondutores. 

Figura 1: Prof. Alain Polian em visita ao LAP-UFC (22/11/2023).

Na oportunidade, o Prof. Polian conheceu os novos equipamentos do Laboratório de Altas Pressões da Universidade Federal do Ceará, incluindo a nova célula de pressão Merrill-Basset (Figs. 2 e 3) que pode ser montada sobre um goniômetro e, como consequência, realizar-se medidas de altas pressões em monocristais. Na Figura 2 apresenta-se uma fotografia da célula Merrill-Basset recentemente adquirida e na Figura 3 apresenta-se a célula sob um microscópio, mostrando-se no monitor uma imagem do seu interior. 

Figura 2: Bigorna de diamantes do tipo Merrill-Basset recentemente adquirida pelo LAP-UFC.

Figura 3: Bigorna de diamantes do tipo Merrill-Basset do LAP-UFC sob um microscópio e imagem do seu interior em um monitor colocado sobre o espectrômetro T64000 da Horiba. 

ENAP-2023

Ocorreu nos dias 23 e 24 de novembro de 2023, em Fortaleza-CE, o Encontro Nacional de Altas Pressões (ENAP-2023), evento que congregou 50 pesquisadores e estudantes de Pós-Graduação de vários estados brasileiros. Participaram pesquisadores da Universidade Federal do Ceará, Universidade Federal do Piauí, Universidade Federal do Maranhão, Universidade Federal do Pará, Universidade Federal do Amapá, Universidade Estadual do Ceará, Instituto Federal do Ceará, Instituto Federal do Maranhão, Laboratório Sirius/CNPEM, Universidade de São Paulo, Universidade Federal do Rio Grande do Sul e Universitè Pierre e Marie Curie (Paris), além de um palestrante virtual do Xpress Beamline/ Eletta Sincrotrone (Trieste). No primeiro dia foram apresentados diversos trabalhos cobrindo os temas de semicondutores mistos, carbeto de boro, óxidos catalíticos, heteroestruturas MoS2/WSe2, chalconas, DL-isoleucina, L-fenilalanil-L-alanina, KAWO6 (A = Ti, Fe), Cs2CuCl4, brometo de chumbo híbrido/ alanina e cocristal ácido palmítico e nicotinamida submetidos a condições de altas pressões. 

Foto dos participantes do ENAP-2023 no Auditório do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará.

No segundo dia foram apresentados trabalhos sobre o FeGa3, vidros e vitrocerâmicos, CsCuCl3, CsPb2Cl5, nanotubos de carbono, ácido glutâmico, (NH4)2SnCl6, MoS2, MHy2PbBr4, além de informações sobre a linha EMA do Sirius, a construção de um susceptômetro em miniatura e também uma palestra técnica da empresa que apoiou o evento, a HORIBA. Encerrando o evento ocorreu uma mesa redonda com a participação de membros do Comitê Organizador e membros do Comitê Científico. A programação e o resumo de todas as apresentações está disponível na página do encontro: https://www.fisica.ufc.br/portal/eventos/public/evento.php?id=28

Foto de palestra virtual de técnico da Horiba, que apresentou plataforma multimodal para espectroscopia Raman.

Encerrando o evento, aconteceu uma mesa redonda, que contou com a participação dos pesquisadores Narcizo Marques e Ricardo Reis, do Sirius; Altair Soria, da UFRGS, representando a AIRAPT, Alejandro Ayala, da UFC; representando o Comitê de Usuários do Sirius; Waldeci Paraguassu, da UFPA, representando os usuários; e Paulo Freire, representando o Comitê Organizador do ENAP-23. Os pontos discutidos revisitaram as discussões da última reunião que ocorrera em Campinas, no Laboratório Sirius, em 2022. O primeiro tópico esteve relacionado à construção de um site sobre os grupos de Altas Pressões do país, onde estariam disponibilizadas informações de relevância para a comunidade. Como se revelou ao longo desse ano, o site não foi construído. Discutiu-se sobre a possibilidade da UFC preparar e hospedar algo simples no seu servidor. Como segundo ponto, discutiu-se sobre um grupo de divulgação da área, sendo escolhidos para compô-lo os Profs. Silvio Buchner, da UFRGS; José Alves Lima, da UFC; Fábio Leite, da UFAP. O terceiro ponto abordou a mobilidade de estudantes de diversos Programas de Pós-Graduação para utilizarem a infraestrutura existente nos diversos laboratórios brasileiros. A ideia é que esse ponto foi bem executado durante o último ano, haja vista que a Prof. Naira Balzaretti e o Prof. Altair Soria enviaram um formulário para os diversos grupos de Altas Pressões que forneceram informações gerais sobre os seus laboratórios. O quarto ponto disse respeito à participação de brasileiros no comitê executivo da AIRAPT. O Prof. Altair lembrou que a Prof. Elisa Saitovitch e posteriormente ele próprio serviram no referido comitê. Havia, então a necessidade de na mesa redonda surgir um nome para substituir o Prof. Altair, ou pelo menos, se disponibilizar o nome de um brasileiro para concorrer a uma vaga no comitê executivo. Por aclamação foi escolhido o nome do pesquisador do Sirius Narcizo Marques. O quinto ponto de discussão foi sobre o ENAP-23, que havia sido escolhido para ser realizado em Fortaleza e, segundo a mesa, a realização ocorreu a contento. Necessitava ser escolhido o local do ENAP-2025 e todos foram de acordo que ele venha a ocorrer em Porto Alegre, sob a coordenação dos Profs. Silvio e Altair, com o indicativo prévio de que o ENAP-2027 ocorra em Belém-PA, sob a égide dos Profs. Waldeci Paraguassu e Cláudio Remédios. A seguir, o Prof. Altair comunicou que fora procurado por um membro da AIRAPT e do ICTP de Trieste para que o Brasil sediasse uma escola internacional de altas pressões, com pelo menos 50% das vagas destinadas a estudantes de outros países da América do Sul. Tal escola poderia acontecer já em 2024, mas argumentou-seque talvez fosse melhor tentar fazê-lo em 2025 no Sirius envolvendo recursos também da FAPESP, além dos recursos do ICTP. Finalmente, discutiu-se a importância de se melhorar a agilidade do uso das células de diamantes para as medidas no Sirius, de tal modo que os usuários não percam boa parte do tempo do experimento se enrolando com a metodologia de montagem das bigornas. Após a mesa redonda o encontro foi encerrado com um convite para que todos se reunissem em Porto Alegre em 2025.

Novos Equipamentos do LAP

Durante esse ano (2023) o LAP-UFC foi transferido para uma sala na ampliação do bloco de laboratórios [bloco 929] do Departamento de Física da Universidade Federal do Ceará. Toda a montagem das células de pressão será feita nesse novo espaço onde estão localizadas todas as células de pressão, bem como material bibliográfico, manuais, reagentes químicos diversos, microscópios, etc, além de um pequeno espaço e quadro branco para discussão entre pesquisadores e estudantes. Também foram adquiridos e lá alocados dois novos equipamentos, que são fundamentais para a montagem das células de pressão. Trata-se de um microscópio ótico da Zeiss (Figura 1) e uma furadeira por eletroerosão Almax - easyLab (Figura 2). 

Figura 1: Microscópio Óptico da Zeiss para auxiliar na montagem das células de pressão. O microscópio possui um software que pode gravar fotos e vídeos do que é observado.

O novo microscópio óptico da Zeiss vem se juntar a um outro já existente no laboratório, mas desprovido de câmera acoplada ao computador. Dessa forma, o equipamento agora adquirido representa um avanço em termos de aquisição de imagens, tanto para a montagem das bigornas de diamantes, quanto para a análise da morfologia da amostra durante, ou após, os experimentos de altas pressões.

Figura 2: Furadeira por eletroerosão da Almax-easyLab para produzir furos em gaxetas identadas. Será possível realizar furos com diâmetros ~ de 100, 150, 200 e 250 micras.

A furadeira, por seu turno, permitirá produzir furos com diversas dimensões, que estarão nas proporções apropriadas para o tamanho das mesas dos diamantes das diferentes células de pressão existentes no LAP. Ambos os equipamentos já encontram-se em uso pelos estudantes do Programa de Pós-Graduação em Física da Universidade Federal do Ceará que desenvolvem as suas teses investigando materiais sob altas pressões. Na Figura 3, finalmente, apresenta-se uma foto de uma gaxeta furada com o novo equipamento Almax, obtida com o software do novo microscópio ótico.

Figura 3: Gaxeta com um orifício de cerca de 150 micras produzido com a furadeira de eletroerosão da Almax-easy. A fotografia foi realizada através do microscópio óptico da Zeiss também recentemente adquirido.