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Infraestrutura Associada - Laboratório de Síntese de Monocristais (LSM)

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Para estudar materiais de interesse científico e tecnológico, geralmente pesquisadores buscam investigar suas propriedades físicas na sua forma mais ordenada, que no caso de compostos sólidos, é a forma monocristalina. Desse modo, espera-se que os parâmetros extrínsecos, que podem ofuscar o fenômeno físico intrínseco a ser observado, sejam excluídos do processo de análise. Portanto, amostras de alta qualidade são essenciais para a investigação. Nesse sentido, a partir de 2014 começou a ser implementado no Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), o Laboratório de Síntese de Monocristais (LSM), sob coordenação do Dr. Eduardo M. Bittar, com apoio financeiro das agências de fomento: Financiadora de Estudos e Projetos (FINEP) e Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ). Atualmente o LSM oferece uma infraestrutura para síntese de monocristais através das técnicas de fluxo metálico e pelo método de zona flutuante (floating zone).

O método de fluxo metálico resume-se em crescer amostras monocristalinas em um meio com um solvente de baixo ponto de fusão. Dessa forma, principalmente compostos intermetálicos são sintetizados, permitindo a formação de cristais com uma única fase. Os reagentes são colocados em cadinhos de alumina e posteriormente selados a vácuo em um tubo de quartzo. Para cristalização do material, aquece-se desde temperatura ambiente até em torno 1100°C a 200°C/h, permanecendo nessa temperatura por duas horas, e depois resfria-se até 500-650°C a 5°C/h. Ao atingir a baixa temperatura, os cristais estão formados, mas a temperatura ainda está acima do ponto de fusão do fluxo. O tubo é então retirado do forno, sendo invertido em uma centrífuga e rapidamente centrifugado, separando mecanicamente o fluxo e os cristais.

A técnica de zona flutuante para crescimento de cristais, consiste na concentração de radiação infravermelha para obter energia para fundir localmente o material e crescer monocristais por meio de solidificação controlada. A luz concentrada por refletores atinge temperaturas suficientes (até 2200°C) para fundir pontualmente o material na forma de barra e então o composto no estado líquido é puxado para baixo. Ou seja, tem-se o deslocamento de uma região fundida caracterizada por duas interfaces sólido-líquido. O movimento da zona quente resulta não apenas no crescimento do monocristal, mas também em uma redistribuição de impurezas presentes no material.

 

Comitê Gestor:

O Comitê Gestor deste laboratório é composto pelos membros do Conselho Técnico-Científico do CBPF.

 

Equipe:

- Eduardo Matzenbacher Bittar (Pesquisador Responsável)

 

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Página: Infraestrutura Associada/LSM
Arquivo atualizado em: 15/06/2016 10:23:14