[EXPLICANDO A MATÉRIA] DIFRATOMETRIA DE RAIOS X

No Explicando A Matéria de hoje, abordaremos uma importante técnica de caracterização de materiais, conhecida como DRX (Difratometria de Raios-X). Através dessa técnica, podemos obter informações sobre a estrutura atômica e molecular de um cristal, na qual os átomos cristalinos fazem com que um feixe de raios-X incidente difrate em várias direções específicas.
A difração de raios-X é uma relação de fases entre duas ou mais ondas, um fenômeno essencialmente de espalhamento. Os raios-X são uma forma de radiação eletromagnética com alta energia e comprimentos de onda pequenos. Quando um feixe de raios-X incide no material sólido, uma fração desse feixe será dispersa em todas as direções pelos elétrons que estão associados a cada átomo ou íon que se encontra na trajetória do feixe. Grande parte da radiação espalhada por um átomo anula a radiação espalhada por outros átomos, porém raios-X que incidem em certos planos cristalográficos, em ângulos específicos, são reforçados ao invés de serem anulados.
Considere dois planos atômicos paralelos e que possuem os mesmos índices de Miller, que estão separados por um espaçamento interplanar dhkl. Agora, suponha que um feixe de raios-X paralelo, monocromático e em fase, com comprimento de onda λ, incida sobre esses dois planos com um ângulo θ. A diferença entre os caminhos percorridos pelos raios é dada por 2dhklsenθ. A interferência construtiva deverá acontecer quando a diferença de caminho for múltiplo inteiro n do comprimento de onda da radiação, ou seja, nλ. Esse fenômeno é conhecido como difração de raios X, e é descrito pela lei de Bragg. Caso a lei de Bragg não seja satisfeita, a interferência será de natureza não construtiva e será produzido um feixe difratado de muito baixa intensidade.
O difratômetro é um aparelho utilizado para determinar os ângulos nos quais ocorre a difração em amostras pulverizadas ou policritalinas. Um dos principais usos da difratometria de raios-X é na determinação de estruturas cristalinas. O tamanho e geometria da célula unitária podem ser obtidos a partir das posições angulares dos picos de difração, enquanto o arranjo dos átomos no interior da célula unitária está associado às intensidades relativas desses picos.

Fonte: CALLISTER, W. D., Ciência e Engenharia de Materiais: Uma Introdução. John Wiley & Sons, Inc., 2002.