Difração de policristais e difração múltipla de raios X para o estudo da influência dos íons Mn⁺², Mg⁺² e Cu⁺² nas estruturas cristalinas da L asparagina monohidratada e do sulfato de níquel hexahidratado

Neste trabalho realizamos um estudo sobre a influência dos dopantes Mn⁺², Mg⁺² e Cu⁺² nas estruturas cristalinas de cristais de Sulfato de Níquel hexahidratado (NSH) e L Asparagina Monohidratada (LAM). A introdução de dopantes em uma rede cristalina pode alterar suas propriedades físicas ou seu hábito de crescimento. Estas alterações podem favorecer as aplicações tecnológicas destes cristas em diversas áreas como medicina, agricultura, óptica e eletrônica. Os cristais de NSH foram crescidos pelo método da evaporação lenta do solvente e dopados com íons de Mn⁺² e Mg⁺², resultando em cristais de boa qualidade. Realizamos medidas de Difração de raios X de policristais nos cristais puros e dopados e a partir dos resultados obtidos fizemos refinamentos, usando o método de Rietiveld, onde foi observado que os cristais dopados apresentavam a mesma estrutura tetragonal e grupo espacial que o cristal puro, havendo uma pequena mudança em seus parâmetros de rede e volume de suas células unitárias. Observamos que a introdução de dopantes causou alterações nos comprimentos das ligações e nos ângulos entre os átomos de níquel e oxigênio, isso pode explicar porque as temperaturas de desidratação dos cristais de NSH:Mg e NSH:Mn são maiores que a do NSH puro. Usamos a técnica de Difração Mútipla de raios X com radiação síncroton em diferentes energias na estação de trabalho XRD1, do Laboratorio Nacional de Luz Síncroton (LNLS) a fim de identificarmos possíveis mudanças nas estruturas dos cristais dopados de Sulfato de Níquel e de L Asparagina. Os diagramas Renninger mostram mudanças na intensidade, perfil e posições dos picos secundários dos cristais dopados causadas pela introdução dos dopantes. Os cristais de L Asparagina Monohidratada foram crescidos pelo método da evaporação lenta do solvente, sendo dopados com íons de Cu⁺². As medidas de difração múltipla mostram que o cristal dopado possui a mesma estrutura ortorrômbica que o cristal puro. Foram detectadas mudanças nas intensidades, assim como, nas posições e perfil de picos secundários no diagramas Renninger para o cristal dopado. Nossos resultados indicam que o mecanismo de incorporação dos íons de Cu⁺² na rede cristalina da L Asparagina Monohidratada ocorre de forma intersticial.

ABSTRACT: In this work we accomplished a study about the influence of doping Mn⁺², Mg⁺² and Cu⁺² in the crystal structures of crystals of nickel sulfate hexahydrate (NSH) and L Asparagine Monohydrate (LAM). The introduction of dopants in a crystal lattice must change its physical properties or growth habit. These changes must promote the technological applications of these crystals in many areas like medicine, agriculture, optics and electronics. The NSH crystals were grown by the slow evaporation method of the solvent and doped with ions of Mn⁺² and Mg⁺², resulting in crystals of good quality. We measures method of X-ray diffraction of the pure crystals and polycrystalline doped and from the results obtained we refinements, using the method of Rietiveld where was observed that the same crystal structure doped showed the same tetragonal and space group that the pure crystal, having a little change in their lattice parameters and volume of its unit cells. We observed that the introduction of dopants caused changes in the lengths of the links and the angles between the nickel and oxygen atoms, this may explain why the temperature of dehydration crystals NSH:Mn and NSH:Mg is bigger than that of pure NSH. We use the X-ray Diffraction Multiple technique with synchrotron radiation in differents energies on the workstation XRD1, of the National Synchrotron Light Laboratory (LNLS) in order to identify possible changes in the structures of doped crystals of nickel sulphate and L Asparagine. The Renninger diagrams show changes in the intensity, profile and position of the secondary peaks of doped crystals caused by the introduction of dopants. The crystals were grown L Asparagine monohydrate by the method of slow solvent evaporation, and doped with ions of Cu⁺². The diffraction measurements showed that the doped crystal has the same orthorhombic structure that the pure crystal. Our results indicate that the incorporation mechanisms of the Cu⁺² ions in the crystal lattice of Asparagine Monohydrate L occur in interstitial form. Changes were detected in intensity as well as in the positions and profile diagrams Renninger secondary peaks in the crystal doped.