Titanato de estrôncio

titanato de estrôncio

Compre gemas naturais em nossa loja de gemas

Fabulita (Titanato de estrôncio): Uma gema sintética única

O titanato de estrôncio sintético é um material fascinante que foi um dos vários titanatos desenvolvidos entre o final da década de 1940 e o início da década de 1950. Ele fazia parte de um grupo que também incluía o titanato de bário e o titanato de cálcio.

História e Desenvolvimento

Os trabalhos de pesquisa foram realizados principalmente na National Lead Company, posteriormente conhecida como NL Industries, nos Estados Unidos, sob a liderança sobretudo de Leon Merker e Langtry E. Lynd. Em 10 de fevereiro de 1953, Merker e Lynd patentearam o processo inicial de crescimento e, nos quatro anos seguintes, patentearam várias modificações, incluindo ajustes no pó de alimentação e o uso de dopantes colorantes.

Processo de Crescimento

O método preferido para o cultivo de titanato de estrôncio sintético é uma variação do processo de Verneuil, também conhecido como processo de fusão por chama. Um maçarico oxi-hidrogênio invertido é utilizado para esse crescimento, com o pó de alimentação combinado com oxigênio sendo fornecido através do maçarico. Esse processo é ainda mais aprimorado pela introdução de um terceiro tubo que fornece oxigênio adicional, resultando no que é conhecido como queimador tricônico.

Importância do oxigênio

A introdução de oxigênio extra é crucial para o sucesso da síntese do titanato de estrôncio, pois garante a oxidação completa do componente de titânio. A proporção necessária é de aproximadamente 1,5 volume de hidrogênio para cada volume de oxigênio.

Preparação do Pó de Alimentação

O pó de alimentação utilizado nesse processo é produzido criando-se primeiro o sal de oxalato duplo de titanila (SrTiO(C2O4)2·2H2O) pela reação de cloreto de estrôncio (SrCl2) e ácido oxálico ((COOH)2·2H2O) com tetracloreto de titânio (TiCl4). Após a lavagem para eliminar o cloreto, o material é aquecido a 1000°C para produzir um pó granular de escoamento livre, que é posteriormente moído e peneirado para obter partículas de tamanhos entre 0.2 e 0.5 micrômetros.

Crescimento Cristalino

Assim que o pó de alimentação é preparado, ele é cuidadosamente solto através da chama oxi-hidrogênio, derrete e cai sobre um pedestal giratório que desce lentamente logo abaixo. A altura do pedestal é ajustada constantemente para manter seu topo na posição ideal sob a chama. Após várias horas, o pó derretido esfria e se cristaliza em um único cristal boule com um formato único de pera pedunculada.

Processo de recozimento

Essa boule normalmente mede até 2,5 centímetros de diâmetro e 10 centímetros de comprimento, apresentando-se inicialmente como um preto opaco. Para torná-la incolor e aliviar qualquer tensão interna, a boule passa por um recozimento adicional em uma atmosfera oxidante a temperaturas superiores a 1000°C durante 12 horas.

Técnicas de Crescimento de Filmes Finos

Além do crescimento de seus cristais, filmes finos de titanato de estrôncio (SrTiO3) podem ser criados usando diversas técnicas avançadas, como deposição por laser pulsado, epitaxia por feixe molecular, pulverização catódica por radiofrequência (RF sputtering) e deposição por camada atômica. Cada método resulta em filmes finos com diferentes níveis de qualidade cristalina, densidade de defeitos e teor de impurezas. Essas variações impactam significativamente as propriedades eletrônicas e ópticas do material, tornando-o uma substância versátil para inúmeras aplicações tecnológicas.

Titanato de estrôncio vs. Diamante: O Simulante de Diamante Definitivo?

Devido à sua estrutura cristalina cúbica e alta dispersão, o titanato de estrôncio sintético foi inicialmente considerado um excelente imitador de diamante. A partir de cerca de 1955, grandes quantidades de titanato de estrôncio foram produzidas especificamente para imitar diamantes.

Comparação com o Rutilo Sintético

Na época, o titanato de estrôncio competia com o rutilo sintético (comumente conhecido como "titânia"), sendo a principal vantagem do titanato de estrôncio a ausência da tonalidade amarelada e da forte birrefringência características do rutilo. Embora o titanato de estrôncio fosse mais macio que o diamante, apresentava uma semelhança óptica superior ao diamante, tornando-o uma alternativa atraente para joias.

Surgimento de Novos Simuladores

No entanto, com o tempo, tanto o titanato de estrôncio quanto o rutilo sintético foram superados por simulantes de diamante mais novos, primeiro pela granada de ítrio e alumínio (YAG) e, posteriormente, pela granada de gadolínio e gálio (GGG). O surgimento da zircônia cúbica como simulante de diamante marcou um ponto de virada, pois ela oferecia uma semelhança ainda maior com o diamante e tinha um custo-benefício melhor, tornando-se rapidamente o padrão da indústria.

Uso Moderno e Colecionabilidade

Apesar de ter sido amplamente substituído por materiais mais novos, o titanato de estrôncio continua sendo produzido e é ocasionalmente encontrado em joias hoje em dia. Ele permanece como um dos simulantes de diamante mais caros, e os colecionadores podem pagar um valor elevado por espécimes maiores que excedam 2 quilates (400 mg). Como simulante, o titanato de estrôncio pode ser particularmente enganoso quando misturado com melê (ou seja, pedras menores que 0,20 quilate ou 40 mg) ou quando usado como material de base para uma pedra composta ou dublê, com outro material, como o coríndon sintético, na coroa ou camada superior.

Técnicas de Identificação

Sob exame microscópico, os gemólogos podem distinguir o titanato de estrôncio do diamante por várias características. A relativa maciez do titanato de estrôncio é frequentemente evidente por meio de abrasões na superfície, e sua dispersão excessiva pode ser reconhecida por olhos treinados. Além disso, vestígios do processo de síntese, como bolhas de gás ocasionais, são um sinal revelador. As dubletas também podem ser identificadas observando-se uma linha de junção no rondízio, que é a "cintura" da pedra, ou detectando-se bolhas de ar achatadas ou adesivo usado no ponto de colagem.

Titanato de estrôncio

Dureza na escala de Mohs do titanato de estrôncio

O titanato de estrôncio tem uma dureza na escala de Mohs de 5 a 6, o que o torna significativamente mais macio do que o diamante, que tem dureza 10.

Implicações para joias

Essa propriedade torna o titanato de estrôncio suscetível a arranhões e abrasões, o que significa que ele requer manuseio cuidadoso, especialmente quando cravado em joias usadas regularmente. Sua maciez, combinada com suas deslumbrantes propriedades ópticas, faz do titanato de estrôncio uma escolha interessante para colecionadores e para aqueles que apreciam alternativas de gemas únicas e vintage.

Importância Histórica

Embora o titanato de estrôncio não seja mais uma escolha popular para simulantes de diamante, sua história, propriedades ópticas e raridade lhe conferem um lugar especial no mundo das gemas. É um belo exemplo da engenhosidade científica de meados do século XX, com seu brilho deslumbrante e dispersão vibrante continuando a cativar aqueles que têm a sorte de encontrá-lo.

Perguntas Frequentes (FAQ)

1. Para que serve o titanato de estrôncio?

O titanato de estrôncio é usado principalmente como um simulante de diamante em joias, particularmente em meados do século XX. Também tem sido utilizado em várias aplicações tecnológicas devido às suas propriedades ópticas e eletrônicas, como em filmes finos para pesquisa e desenvolvimento.

2. Como o titanato de estrôncio é diferente do diamante?

O titanato de estrôncio difere do diamante de várias maneiras, incluindo sua menor dureza (5-6 na escala de Mohs em comparação com 10 do diamante) e maior dispersão, o que lhe confere um fogo distinto. Ele também é um material sintético, enquanto os diamantes ocorrem naturalmente.

3. O titanato de estrôncio ainda é usado em joias atualmente?

Embora tenha sido amplamente substituído por outros simulantes de diamante, como a zircônia cúbica, o titanato de estrôncio ainda é usado ocasionalmente em joias hoje em dia. Ele continua popular entre colecionadores e aqueles que apreciam gemas vintage e únicas.

4. Como os gemólogos podem identificar o titanato de estrôncio?

Os gemólogos podem identificar o titanato de estrôncio por sua baixa dureza, abrasões superficiais, alta dispersão e pela presença de bolhas de gás provenientes do processo de síntese. Além disso, os dublês podem ser identificados por linhas de junção ou bolhas nos pontos de colagem.

5. Quais são os métodos de crescimento para filmes finos de titanato de estrôncio?

Filmes finos de titanato de estrôncio podem ser produzidos utilizando várias técnicas, incluindo deposição por laser pulsado, epitaxia por feixe molecular, pulverização catódica por radiofrequência (RF sputtering) e deposição por camada atômica. Esses métodos impactam a qualidade cristalina e as propriedades do material, tornando-o adequado para diferentes aplicações tecnológicas.