Estudo por espectroscopia micro-Raman dos mecanismos de separação de fase em vidros fosfatos de metais de transição

Abstract

Recebido em 17/10/08; aceito em 12/3/09; publicado na web em 10/8/09MICRO-RAMAN SPECTROSCOPY STUDIES OF THE PHASE SEPARATION MECHANISMS OF TRANSITION-METAL PHOSPHATE GLASSES. Glass-ceramics are prepared by controlled separation of crystal phases in glasses, leading to uniform and dense grain structures. On the other hand, chemical leaching of soluble crystal phases yields porous glass-ceramics with important applications. Here, glass/ceramic interfaces of niobo-, vanado-and titano-phosphate glasses were studied by micro-Raman spectroscopy, whose spatial resolution revealed the multiphase structures. Phase-separation mechanisms were also determined by this technique, revealing that interface composition remained unchanged as the crystallization front advanced for niobo-and vanadophosphate glasses (interface-controlled crystallization). For titanophosphate glasses, phase composition changed continuously with time up to the equilibrium composition, indicating a spinodal-type phase separation.Keywords: Raman spectroscopy; crystallization; phosphate glasses. INTRODUÇÃOVidro é um sólido não-cristalino, portanto, com ausência de simetria e periodicidade translacional, que exibe o fenômeno de transição vítrea, podendo ser obtido a partir de qualquer material inorgânico, orgânico ou metálico e formado através de qualquer técnica de preparação.1 O comportamento de transformação de fase em vidros, ou seja, sua transformação de sólido com ausência de periodicidade para um sólido estruturalmente organizado tem grande importância científica e tecnológica, pois, pode conduzir à obtenção de materiais cerâmicos avançados com alto valor agregado e funções específicas.Materiais cerâmicos funcionais avançados preparados via transformação de fase de um vidro precursor oferecem vantagens sobre os métodos convencionais de sinterização de pós, pois, permitem o crescimento controlado dos cristais, com estrutura de grãos uniforme e livre de porosidade, além de evitar as variáveis intrínsecas do processo de sinterização.A espectroscopia micro-Raman tem sido empregada de maneira sistemática no estudo de materiais vítreos, cuja caracterização por métodos de difração de raios X é prejudicada pela ausência de periodicidade a médias e longas distâncias. Na microscopia Raman ou espectroscopia micro-Raman, o espectrômetro Raman está acoplado a um microscópio óptico.2-4 Neste caso, o feixe de excitação é direcionado ao microscópio, que permite que a amostra seja examinada com base nas ampliações permitidas pela ótica do microscópio, propiciando que áreas específicas de até 1 μm de diâmetro sejam analisadas seletivamente. 4 Os feixes refletidos e espalhados, elástica e inelasticamente, são coletados através da objetiva do microscópio e direcionados ao espectrômetro, no qual o espalhamento Rayleigh deve ser separado por filtros holográficos do tipo notch. Para uma revisão detalhada dos fundamentos da espectroscopia vibracional e do espalhamento Raman, recomenda-se a leitura de uma série de trabalhos publicados recentemente por Sala. 5-7Com o notáve...