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Também são materiais utilizados em filtros solares...
Informações para as questões 48 e 49
I. Protetores solares são produzidos a partir de uma mistura complexa de componentes dos quais apenas 10% a 30% são ingredientes ativos, que interagem fisicamente com os fótons da porção do espectro da radiação solar que podem causar câncer nas células a diferentes profundidades do tecido epitelial (pela interação em nível molecular com trechos da molécula de DNA) como o UVA e o UVB.
II. O processo de excitação eletrônica de átomos pode ocorrer a partir da absorção/interação dos elétrons dos átomos. A energia dos fótons é dada por E = h.f, onde h é a constante de Planck e f a frequência do fóton (em acordo com a dualidade partícula-onda). A frequência e o comprimento de onda estão relacionados por c = λf.
III. São quantidades físicas e constantes características úteis às estimativas nesse contexto:
UVB: 280 a 315 nm
UVA: 315 a 400 nm
Infravermelho: 0.8 𝜇m to 1000 𝜇m
h = 6,6 x 10-34 J.s
c = 3,0 x 108 m/s
hc = 1,2 x 10-6 eV.m
Também são materiais utilizados em filtros solares substâncias ativas inorgânicas, como micro e nanopartículas de ZnO e o TiO2 - famosos na indústria de dispositivos semicondutores e da optoeletrônica onde foram primeiramente descobertos, testados e compreendidos no contexto da física moderna de materiais (que explora as propriedades eletrônicas dos materiais utilizando a mecânica quântica). Nos dois casos se tratam de materiais semicondutores (característica normalmente associada à sua forma cristalina macroscópica), com aplicações bastantes intensas, em combinações com outros materiais, em, por exemplo, células solares e dispositivos emissores de luz.
Considere as afirmativas a seguir.
I. Por terem mais átomos que as ______, e por serem mais regulares na distribuição geométrica dos átomos, as micro/nanopartículas têm seus estados eletrônicos agrupados em conjunto mais denso nas energias dos estados eletrônicos (que ficam espalhados sobre a estrutura molecular) do que no caso de moléculas. Com o aumento de tamanho dessas partículas, mantida a regularidade geométrica, esse adensamento de estados eletrônicos aumenta e leva ao surgimento de ______ de valência e condução que estão separadas por uma lacuna vazia de estados, também conhecida como gap.
II. No gráfico a seguir temos a absorbância de nanopartículas de TiO2 (taxa de absorção de fótons pelo material comparada com a potência irradiada sobre o material, valor medido em um detector óptico). Se considerarmos que as transições ficaram suficientemente intensas em torno de 400 nm, o ______ (acessível pelo processo de excitação óptica) do TiO2 pode ser estimado em cerca de ______ eV.
Comprimento de onda
Fonte: Journal os Materials Science: Materials in Eletronics. V. 30, p. 16156 (2019)
Assinale a alternativa que preencha correta e respectivamente as lacunas.
A
I | II |
superfícies / elétrons | gap / 0,3 eV |
B
I | II |
moléculas / bandas | potencial / 0,3 eV |
C
I | II |
estruturas cristalinas / bandas | gap / 3 eV |
D
I | II |
superfícies / elétrons | potencial / 3 eV |
E
I | II |
moléculas / bandas | gap / 3 eV |