Fotocromismo em filmes óxidos de tungstênio

Neste trabalho foi estudado o comportamento ótico, decorrente do efeito fotocrômico, em filmes de óxido de tungstênio do tipo WO3-x depositados por sputtering sob diferentes fluxos de O2 e do tipo HxWO3, depositados por dip coating. O efeito foi provocado irradiando-se com luz UV, filmes colocados no interior de um fotoreator, em atmosferas de vapores de metanol, etanol e formaldeído. Foram medidas as densidades óticas (DO) em 632,8 nm e no intervalo de 350 a 900 nm. Os resultados mostraram que em todos os filmes estudados, as variações em DO dependem do tempo de irradiação UV e do ambiente químico em que as amostras foram irradiadas. Verificamos ainda que nos filmes depositados por sputtering, a eficiência fotocrômica (variação em DO com tempo de irradiação) depende da composição do filme (fluxo de O2). Nos depositados por dip coating, a eficiência fotocrômica é maior nos filmes mais espessos, e depende do estado de oxidação e do ambiente em que a amostra foi oxidada, sendo maior nos envelhecidos (oxidados) que nos recém depositados (reduzidos), bem como, nos envelhecidos em vapor de formaldeído que no ar. Verificamos ainda que o efeito fotocrômico gera uma tensão mecânica no conjunto filme-substrato, interpretada como sendo devido a inserção de prótons para o interior dos filmes, já que o modelo físico associado ao efeito fotocrômico é o da dupla fotoinjeção de prótons e elétrons para dentro do filme, alterando então as propriedades eletrônicas e estruturais do material. Segundo este modelo, ambas os tipos de cargas são fotoextraídas de moléculas orgânicas, previamente adsorvidas na superfície do filme, contendo em sua estrutura química oxigênio e hidrogênio.In this work, the optical behavior due to photochromic effect was studied in tungsten oxide films. WO3-x based films were deposited by reactive sputtering under different O2 and Ar flow. HWO3 based films were deposited by dip coating. Photochromic effect was promoted by irradiating with UV light films inside a photoreactor in methanol, ethanol or formaldehyde vapors. Optical density (DO) measurements were performed at 632.8 nm and in 350 to 900 nm range. The results showed changes in DO with irradiation time and with the kind of vapor, for all samples. It was observed that for those films deposited by sputtering the electrochromic efficiency (the ratio DO changes by irradiation time) depends on the film composition (O2 flow). For films deposited by dip coating the photochromic efficiency is highest for thicker films and depends on the oxidation state and on the oxidizing atmosphere: variations in DO were higher for aged samples (oxidized) than for as deposited (reduced) ones, and also for samples oxidized in formaldehyde than in air. We also observed that stresses were generated during the UV irradiation, rendered as due proton insertion into the oxide film. The physical model used to explain the photochromic effect is the insertion of electrons and protons into the film, photodetached from organic molecules adsorbed the film surface, and containing oxygen and hydrogen in their chemical structures. Electrons will change the optical spectrum and protons the lattice structure of the films, generating the observed stress