Studies of liquid and crystalline systems through Raman and Brillouin scattering in function of temperature

Espalhamentos Raman e Brillouin foram usados no estudo de vários sistemas que apresentam questões em aberto no comportamento de suas propriedades físicas com a temperatura. Estudamos materiais de interesse geofísico, como o rutilo Ti02 e o espinélio MgAl204. Os resultados de espalhamento Raman no rutilo Ti02, a temperaturas de 1000 K, mostraram que as frequências dos fônons ópticos diminuem pouco com a temperatura. A ausência de um modo soft a estas altas temperaturas, confirma a estabilidade da stishovite, material de estrutura análoga ao rutilo TiO2, e que existe no manto terrestre. As constantes elásticas do espinélio MgAl204 foram medidas em função da temperatura, por meio de espalhamento Brillouin até 2100 K: estas foram as temperaturas mais altas já obtidas em experimentos de espalhamento Brillouin. A partir das constantes elásticas, calculamos parâmetros de importância geofísica, pois este material é estruturalmente análogo ao espinélio y-Mg2Si04, considerado o maior constituinte do manto inferior terrestre. O estudo de espalhamento Raman no material sintético c-BN, a temperaturas de 1600 K, mostrou que este material retém suas propriedades mecânicas a estas altas temperaturas, sendo indicado para aplicações onde estas condições são requeridas. Realizamos espalhamento Raman nos compostos GaI3, GaBr3,AlBr3 e AlCI3, com a finalidade de determinar suas estruturas perto de seus pontos de fusão. A estrutura dos líquidos foi determinada como sendo composta por moléculas diméricas, presentes também nos sólidos, com a excessão do composto AICI3. Neste composto, a mudança de estado sólido-líquido ocorre com uma brusca mudança estrutural, onde o sólido iônico transforma-se em um líquido de moléculas diméricas. As propriedades elásticas da água sob pressões negativas foram investigadas por meio de espalhamento Brillouin em microinclusões, naturais e sintéticas, de água e vapor de água em cristais de quartzo. Através do aquecimento, estas inclusões homogenizam a uma temperatura Th: no resfriamento a partir de Th, o sistema atinge um estado metaestável, interrompido pela nucleação da fase gasosa. Nossos experimentos geraram tensões da ordem de 100 MPa. O enxofre líquido foi estudado por espalhamento Brillouin, a temperaturas em torno da transição À. A interpretação dos espectros polarizados foi feita de acordo com o formalismo de Mori-Zwanzig, e não mostraram evidência da transição À. Os espectros despolarizados, por outro lado, mostraram uma pronunciada anomalia em torno da temperatura da transição .Raman and Brillouin scattering were used in the study of several systems which present open questions in their physical properties. under the effect of the temperature. Materials of geophysical interest were studied as rutile Ti02 and the spinel MgAh04. Results of Raman scattering from Rutile (Ti02) up to 1000 K show that the frequencies of the optical phonons decrease slowly with temperature, and do not show anomalies reported in previous work at lower. temperatures The absence of a soft mode at these high temperatures confirms the stability of stishovitte, a structural analog of Rutile (Ti02), wich exists in the Earth\'s mantle. The elastic constants of Spinel MgAh04 were measured using Brillouin scattering up to 2100 K: this is the highest temperature ever reported for a Brillouin scattering experiment. Parameters of geophysical importance were calculated, in an analog to y-Mg2Si04, believed to be the major constituent of the Earth\'s lower mantle. Raman scattering measurements on cubic boron nitride up to 1600 K, indicate that at high temperature this material retains its mechanical strength, and it is therefore suitable in applications where very high temperatures are involved. The vibrational properties of molten GaI3, GaBr3, AlBr3 and AlCI3. were determined by Raman scattering. The structure of these compounds in the molten state is a dimer represented by M2X6 consisting of two tetrahedra sharing a halide edge. In AlC13, the melting process leads to a drastic change in the structure. Using Brillouin scattering we have investigated the elastic properties of water under negative pressures. The samples were H20 liquid-vapor inclusions in -quartz which could be heated to their homogenization temperature; on cooling, negative pressures as high as 100 MPa were reached before a vapor bubble nucleated. The velocity of sound results obtained indicate that nucleation occurs long before reaching the mechanical instability region, where the bulk modulus is zero. Liquid Sulphur was studied by Brillouin scattering as a function of temperature trough the lambda transition. Mori-Zwanzig formalism was applied to fit the polarized spectra and they showed no evidence of a lambda transition. On the other hand the depolarized spectra exhibited marked changes near the lambda transition temperature