Estrutura, Mössbauer, elétrica e γ

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 15495 (2022) Citar este artigo

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Uma correção do autor para este artigo foi publicada em 22 de dezembro de 2022

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Por motivos técnicos e de radioproteção, tornou-se imprescindível encontrar novas tendências de materiais inteligentes que sirvam de proteção contra radiações ionizantes. Para superar as propriedades indesejáveis ​​em aventais de chumbo e fornecer as propriedades de blindagem adequadas ou melhores contra a radiação ionizante, a tendência agora é usar a ferrita como material de blindagem. O método de co-precipitação foi utilizado para prevenir quaisquer fases estranhas na nanoferrita MZN investigada. Os métodos de difração de raios X (XRD) e espectroscopia de infravermelho por transmissão de Fourier (FTIR) foram usados ​​para analisar a amostra fabricada. Conforme comprovado por XRD e FTIR, os materiais estudados possuem sua única fase espinélio com estrutura cúbica Fd3m grupo espacial. A resistividade DC da ferrita Mg-Zn foi realizada na faixa de temperatura (77-295 K), e sua dependência da temperatura indica que existem diferentes mecanismos de transporte de carga. A análise do espectro de Mössbauer confirmou que o comportamento da transição de fase ferrimagnética para superparamagnética depende da concentração de Zn. A incorporação de Zn ao MZF aumentou a densidade da nanoferrita, enquanto a adição de diferentes óxidos de Zn reduziu a densidade das amostras de nanoferrita. Essa variação na densidade alterou os resultados da proteção contra radiação. A amostra contendo alto teor de Zn (MZF-0,5) nos dá melhores resultados em propriedades de blindagem de radiação em gama baixa, então esta amostra é superior em resultados de blindagem para partículas carregadas em baixa energia. Finalmente, pode-se concluir a possibilidade de usar nano-ferrita MZN com vários conteúdos em diferentes campos de blindagem de radiação ionizante.

Embora os avanços tecnológicos tenham facilitado a vida dos seres humanos, eles também trouxeram consequências negativas, como a rápida expansão dos locais de armazenamento de lixo nuclear, o uso da radiação nuclear em nosso cotidiano, que inclui indústrias, centros de diagnósticos médicos, reatores nucleares, irradiação de alimentos, instituições de pesquisa e diagnóstico médico, bem como terapia1. Devido às suas propriedades magnéticas, elétricas, ópticas e mecânicas, amostras à base de óxidos, como as nanoferritas, receberam muita atenção nos últimos anos2,3,4. Como resultado, esses materiais têm a capacidade de serem usados ​​em diversas aplicações, incluindo diagnósticos médicos, baterias de lítio recarregáveis, mídia de alta frequência, dispositivos de energia solar, fluidos magnéticos e materiais de proteção contra radiação5,6,7. Neste estudo, os pesquisadores usaram ferritas na forma de nanopartículas para descobrir que as características físicas e químicas dessas ferritas na faixa nano são influenciadas por fatores como tamanho do cristal, gap de energia, superfície e morfologia em massa8,9, entre outras coisas10.

Um dos mais famosos materiais espinelas magneticamente macios, a ferrita de zinco e magnésio (MZF) em tamanho nano, é uma substância ecologicamente benigna e não tóxica que absorve a luz visível devido ao seu pequeno bandgap e que pode ser usada como um material atenuado para radiação gama raios. Uma coleção diversificada de estudos anteriores demonstra um interesse contínuo na blindagem contra radiação ionizante11,12,13. Da mesma forma, a poluição gerada pela radiação gama é uma grande preocupação em equipamentos eletrônicos, de rede e sem fio, exigindo o estudo e desenvolvimento de materiais de absorção de radiação14,15,16. A ideia geral de usar materiais magnéticos macios de espinélio depende das propriedades magnéticas e elétricas desses materiais, como o maior valor de condutividade elétrica, permissividade (σr) e permeabilidade (μr) do material17. No entanto, o uso de um composto entre polímero ou um bloco de cimento com ferrita magnética como carga é um caminho inteligente para melhorar o desempenho da blindagem EMI18,19.