MODELAGEM COMPUTACIONAL DAS PROPRIEDADES FÍSICAS E QUÍMICAS DE COMPOSTOS SULFATOS DOPADOS COM EURÓPIO
Sulfatos alcalinoterrosos; dopagem; európio; luminescência.
Sulfatos ASO₄ (A = Mg, Ca, Sr, Ba) têm sido muito utilizados para aplicações em dosimetria das radiações ionizantes, resfriamento radiativo, conversão de radiação e fotocatálise. Esses materiais são matrizes hospedeiras isolantes que, quando dopados com íons lantanídeos, apresentam propriedades termoluminescentes, luminescentes opticamente estimuladas e fotoluminescentes singulares. Do ponto de vista teórico, a modelagem clássica tem demonstrado ser um método eficaz na determinação de diversos parâmetros desses materiais, especialmente na determinação do mecanismo compensador de carga devido à dopagem. Além de aspectos energéticos, a simetria local do lantanídeo, que influencia diretamente no padrão espectral de emissão luminescente, também pode ser determinada. Apesar disso, ainda não há um entendimento abrangente dos mecanismos de compensação de cargas de lantanídeos inseridos nas matrizes sulfatos, especialmente para o caso do európio. Dessa forma, realizou-se um estudo computacional de materiais sulfatos ASO₄ (A = Mg, Ca, Sr, Ba) dopados com Eu²⁺ e Eu³⁺. Um novo conjunto de parâmetros potenciais baseados no modelo de Born foi ajustado e validado através da reprodução das propriedades estruturais, elásticas, mecânicas e dielétricas desses materiais. O cálculo de defeitos intrínsecos e extrínsecos foi realizado, no qual se demonstrou que há maior probabilidade de formação de defeitos intrínsecos do tipo Frenkel catiônico e pseudo-Schottky, enquanto, no caso extrínseco, as opções mais favoráveis para inserção do európio na rede foram a substituição do Eu²⁺ e Eu³⁺ em sítios catiônicos. Foram propostas duas compensações de carga para defeitos extrínsecos: compensação por oxigênio intersticial e compensação por interstício catiônico e interstício aniônico.