Estudo do comportamento e influência do hidrogénio e seus isótopos em algumas ligas intermetálicas por técnicas de PAC e µSR

Abstract

As técnicas de Correlações Angulares Perturbadas (PAC) e de Rotação do Spin do Muão (µSR) foram utilizadas em estudos de localização e difusão de partículas intersticiais leves, como o muão positivo, o hidrogénio e o deutério, nas ligas intermetálicas Hf2Co, Hf2CoH3, Hf2CoH3.5, Zr2NiH2 e a-Zr3RhD4.3 e ainda em estudos de microestrutura e magnetismo em ZrMn2 e ZrMn2H3.2. As experiências de PAC foram realizadas no sistema experimental do Grupo de Física Nuclear Aplicada do Departamento de Física da Universidade de Coimbra. As experiências de µSR foram realizadas com a fonte pulsada de muões positivos disponível no Rutherford Appleton Laboratory, em Inglaterra. Os resultados de µSR e de PAC permitiram identificar as posições intersticiais ocupadas pelo muão e avaliar o tipo de mecanismo de difusão associado ao movimento do muão e do hidrogénio. Descrevendo a difusão por uma lei de Arrhenius verificou-se, de um modo geral, que a temperaturas inferiores a 200 K os valores obtidos para a energia de activação e factor pré-exponencial eram consistentes com processos de difusão por efeito de túnel não-adiabático e a temperaturas superiores a 200 K os valores obtidos sugeriam processos de difusão adiabática ou por salto clássico sobre a barreira de potencial. A comparação da localização e difusão do muão nas ligas sem hidrogénio com a localização e difusão do muão na presença do hidrogénio mostrou que o processo de preenchimento das posições intersticiais e difusão através delas é fortemente controlado pela presença do hidrogénio e por interacções H-H. Além disso, a difusão do muão nos hidretos comparada com a difusão mais rápida do hidrogénio nas mesmas ligas pôs em relevo a alteração do comportamento do hidrogénio na presença do muão. Esta alteração pode estar relacionada com perturbações nos estados vibracionais do hidrogénio na presença do isótopo mais leve. Em ZrMn2H3.2 os resultados de µSR são consistentes com o aparecimento de ordem antiferromagnética a ~175K e sugerem que o comportamento magnético observado é do tipo «cluster-glass».