Caracterização e análise estrutural, magnética e hiperfina da mulita Bi2 (FexGa1-x) 4O9

Abstract

Resumo: As mulitas do tipo Bi2(FexGa1-x)4O9, foram sintetizadas por moagem de alta energia, seguido de tratamento térmico. Foram realizadas analises estruturais, magnéticas e hiperfinas, utilizando as técnicas de difração de raios X, espectroscopia Moss Bauer e Magnetometria (SQUID). Os resultados mostraram que o método de síntese mostra-se eficaz, uma vez que tanto os difrato gramas quanto o refinamento Rietveld revelaram que as amostras não apresentam fases espúrias. As larguras de linha obtidas nos espectros Moss Bauer estão próximos dos valores teóricos da largura de linha natural do 57Fe, ou seja, um indicativo da homogeneidade das amostras. As soluções solidas Bi2(FexGa1-x)4O9 possuem estrutura ortorrômbica com grupo espacial Pbam, para todas as concentrações utilizadas (0,1 ? x ? 0,9). Os parâmetros de rede aumentam linearmente com a concentração de ferro na amostra o que esta de acordo com a lei de Vegard. A distribuição catiônica entre os sítios de coordenação 4 e 6 não e aleatórias, ou seja, os ions de Fe3+ apresentam preferencia pelos sítios octaédricos, enquanto os íons de Ga3+ preferem os sítios tetraédricos. O desdobramento quadrupolar mostra que com a dopagem de galio tanto os sítios octaédricos quanto os tetraédrico, sofreram distorcoes. Os que mais sofreram distorções foram os sítios de coordenação 6 (octaédrico). As medidas magnéticas revelaram que a temperatura de Néel diminui com o aumento da concentração de Ga3+. Por fim, as medidas de magnetização mostraram um comportamento atípico que ainda não foi observado na literatura. Nas amostras para as concentrações entre 0,5 ? x ? 0,9, foi observado magnetização remanescente.

Abstract: The mullites type of Bi2(FexGa1-x)4O9 were synthesized by high energy milling, followed by heat treatment. Structural, magnetic and hyperfine analyzes were performed using X-ray diffraction techniques, Mossbauer spectroscopy and Magnetometry (SQUID). The results showed that the synthesis method is effective, since both the diffractograms and the Rietveld refinement revealed that the samples did not present spurious phases.The line widths obtained in the Mossbauer spectra are close to the theoretical values of 57Fe natural line width, that is, an indication of the homogeneity of the samples. The solid solution Bi2(FexGa1-x)4O9 has orthorhombic structure with the space group Pbam, for all the concentrations used (0.1 ? x ? 0.9). The lattice parameters increase linearly with the concentration of iron in the sample which is in accordance with Vegard's law. The cationic distribution between the 4- and 6-fold coordination sites are not randomly, i.e., the 57Fe ions have a preference for the octahedral sites, whereas the Ga3+ ions prefer the tetrahedral sites. The quadrupole splitting shows that with gallium doping both octahedral and tetrahedral sites were distorted, but the most distorted sites was 6-fold coordination. Magnetic measurements revealed that the Neel temperature decreases with the increase of Ga3+ amounts. Finally, the magnetization measurements showed an atypical behavior that has not yet been observed in the literature. In samples for concentrations between0.5 ? x ? 0.9, was observed remanent magnetization.