A.3.1 - Física.
Difração de Raios-X Aplicada a Caracterização Estrutural de Nanopartículas Magnéticas
Utilizadas na Elaboração de Fluidos Magnéticos
1*
2
Rayanne P. da Silva , Cleilton R. Alves , Renata Aquino
2
1. Estudante de Ciências Naturais da Fac.UnB Planaltina- FUP/UnB; *[email protected]
2. Professores da Faculdade UnB Planaltina- FUP/UnB
Palavras Chave: Difração de raios X, nanopartículas magnéticas, caracterização estrutural.
Introdução
Resultados e Discussão
Uma primeira análise da estrutura cristalina consiste em
calcular as distâncias inter-reticulares pela Lei de Bragg,
avaliar a intensidade relativa dos picos de difração e
comparar seus valores àqueles das fichas ASTM
(American Society for Testing Materials). Esse método
permite a indexação dos picos característicos associados
às famílias de plano (hkl) da estrutura cristalina. Para
estruturas de simetria cúbica como o caso das ferritas do
tipo espinélio, à distância inter-reticular está relacionada de
maneira
simples
com
os
índices
de
Miller,
d hkl 
a
h  k 2  l 2 , equação que permite deduzir, uma
2
vez o difratograma indexado, o parâmetro de malha cúbico
a e comparar seu valor aos valores de referência dados
pelas fichas ASTM.
[311]
Intensidade (unidades arbitrárias)
Os líquidos magnéticos, ou fluidos magnéticos (MF), são
definidos na literatura como sendo uma dispersão coloidal
de partículas magnéticas da ordem de nanômetros
dispersas em um líquido carreador. A estabilidade desta
solução coloidal magnética é mantida pelo equilíbrio sutil
das interações atrativas e repulsivas existentes neste tipo
de solução. Os Fluidos Magnéticos têm recebido bastante
destaque nos últimos anos devido ao seu amplo campo de
aplicação nas novas tecnologias, nas aplicações
biomédicas
e
ambientais.
Neste
trabalho,
as
características relacionadas ao tamanho e à estrutura
cristalina das partículas elaboradas foram determinadas
utilizando-se difratogramas de raios X obtidos a partir do
pó de amostras de MF após a evaporação do líquido. A
difração de Raios X é baseada na interação da radiação
eletromagnética com a estrutura cristalina, cujas
dimensões características são comparáveis com os
comprimentos de onda da radiação. A periodicidade da
rede cristalina induz a existência de um feixe difratado
(interferência construtiva) somente em certas direções do
espaço e essas direções são características do arranjo
cristalino. A relação entre o ângulo de difração 2, o
comprimento de onda  da radiação X e as distâncias
interplanares da estrutura dhkl é dada pela lei de Bragg.
CuFe2O4
[220]
[440]
[511]
[400]
[111]
[422]
[533]
[622]
Bulk
CuFe2O4
30
60
90
120
2 (graus)
Figura 1. Figura de difração de raios X. A intensidade do
feixe difratado é representada em função do ângulo de
espalhamento, 2, em graus. (Radiação utilizada: =
2,0633 Å).
O alargamento das linhas de difração decorre
principalmente da dimensão finita do cristal. Isso é
perfeitamente ilustrado pela Figura 1, onde o espectro
associado ao material maciço apresenta linhas de difração
extremamente finas enquanto os espectros relativos aos
nanomateriais mostram picos alargados. Outras fontes,
oriundas do arranjo experimental e dos erros de
instrumentação, são descontadas usando-se um
monocristal padrão. Deste modo, utilizando-se a fórmula
de Scherrer, que relaciona a dimensão de nanocristais
com a largura do feixe difratado, é possível deduzir o
tamanho médio das nanopartículas.
Conclusões
As ferritas que constituem os fluidos magnéticos estão na
forma de partículas, cuja estrutura interna possui um
i
arranjo cristalino do tipo espinélio , assim designado por
ser análogo ao do mineral espinélio (MgAl2O4).
O tamanho médio das partículas, uma vez encontrado,
pode ser variado e comparado com outras propriedades
físicas das nanopartículas como por exemplo as
propriedades magnéticas.
Agradecimentos
Agradecemos o Programa de Iniciação Cientifica da
Universidade de Brasília.
i D. A. Bloss, Crystallography and Crystal Chemistry – an
Introduction, Rinehart and Winston Inc. New York (1971)
67ª Reunião Anual da SBPC