Estudo das propriedades estruturais e ópticas de vidros teluritos do sistema TeO2-Li2O-Nb2O5

Abstract

Os vidros teluritos são materiais que apresentam importantes propriedades ópticas de interesse aplicativo na área da fotônica. Uma das propriedades interessantes de tal vidro é o elevado índice de refração. De acordo com estudos realizados, o incremento de óxidos modificadores de rede nos vidros teluritos provoca o aumento do índice de refração em tal material, devido à mudanças estruturais ocorridas. Com esse intuito, sintetizamos amostras de vidros teluritos com nióbio, de composição 80TeO2-(20-x)Li2O-xNb2O5 (x = 0, 5, 10 e 15). Para caracterização das amostras foram realizadas medidas de espectroscopia na região do infravermelho (FTIR) e UV-Vis, espectroscopia Raman e Difratometria de Raios-X. Foram realizadas medidas de índice de refração das amostras para verificar a influência da concentração de óxido de nióbio acerca deste índice. A difratometria de Raios-X confirmou o estado amorfo das amostras. Os estudos de caracterização (por espectroscopia no infravermelho e Raman) mostraram que a inserção de óxido de nióbio deslocou, para maiores freqüências, as bandas de absorção características dos grupos TeO4 e NbO4 provocadas por mudanças estruturais e pela incorporação de oxigênios não-ligantes. A espectroscopia na região ultravioleta-visível mostrou uma tendência no aumento do comprimento de onda de corte com o acréscimo de óxido de nióbio, o qual pode estar associado a alguma mudança estrutural. As medidas de índice de refração mostraram que, de acordo com o incremento de óxidos modificadores, este índice aumentou. Tal fato se deve à transição de oxigênios nãoligantes para ligantes e à polarização das ligações Te–O dos grupos TeO4 e ligações Nb–O dos grupos NbO4, pois essas ligações apresentam maiores momentos de dipolo elétrico que as demais.

Tellurite glasses are important materials which have interesting optical properties application in photonics mainly due to its high refractive index. According to studies, the increase of network modifier oxides in tellurite glasses can increase the refractive index in such material, due to structural changes. For this purpose, samples with niobium tellurite glasses of composition 80TeO2-(20-x)Li2O-xNb2O5 (x = 0, 5, 10 and 15) were synthesized and characterized by (FTIR) and UV-Vis spectroscopy, Raman spectroscopy and X-ray diffraction. The influence of niobium oxide concentration to the refractive index was also investigated. The characterization studies (infrared spectroscopy and Raman) showed that the insertion of niobium oxide shifted the characteristic absorption bands of groups TeO4 and NbO4 to higher frequencies. The structural changes are due to incorporation of non-bridging oxygen. The UV-Vis spectra showed a trend of increasing the wavelength of UV-Vis cut-off with the addition of niobium oxide and this increase may be linked to structural changes. The X-ray diffraction confirmed the amorphous state of samples. The measurement of refractive index showed that, in accordance with the increment of oxide modifiers, this index increased. This is due to the transition from non-bridging oxygen to bridging oxygen and the polarization of the Te-O bonds of the groups TeO4 and links Nb-O of the NbO4 groups because these bonds have higher dipole moments than the others.