Defeitos intersticiais

    Você já ouviu falar em defeito intersticial? Um defeito intersticial é um defeito pontual que se caracteriza pela presença de um átomo que ocupa um sítio intersticial normalmente não ocupado por um átomo na estrutura cristalina perfeita ou de um átomo extra inserido na estrutura cristalina perfeita, de modo que dois átomos ocupem posições próximas a um sítio atômico.

    Em conjunto com as lacunas, ou vacâncias, os interstícios são os principais defeitos pontuais (Figura 1) notados em estruturas metálicas ou semicondutoras elementares. Entretanto, o auto-intersticial (quando um átomo do cristal que é comprimido para dentro de um sítio intersticial) se mostra pouco provável em metais, pois o átomo normalmente é bem maior do que a posição intersticial em que ele está localizado, o que leva a grandes distorções que só ocorrem em concentrações muito reduzidas. 

Figura 1: Defeitos pontuais de vacância e interstício

Fonte: Shackelford, 2008.

    Hoje, com microscópios eletrônicos de transmissão (TEM), é possível visualizar defeitos pontuais com mais facilidade. Entretanto, não é possível identificar defeitos pontuais isolados. O campo de tensão resultante em torno de um pequeno círculo de discordância formado por uma condensação de defeitos pontuais nos permite perceber a presença destas imperfeições, como pode ser visto na Figura 2:

Figura 2: Imagem do TEM de um campo de tensão ao redor de pequenos círculos de discordância em uma liga de zircônio. Esses círculos resultam da condensação de defeitos pontuais (átomos intersticiais ou vacâncias) após irradiação com nêutrons.

Fonte: Shackelford, 2008.

    Com o avanço científico e tecnológico, surgiram projetos de microscópios que possibilitam a observação do arranjo de empacotamento dos átomos em uma superfície sólida. O microscópio de varredura de tunelamento (STM), por exemplo, oferece imagens completas de padrões de empacotamento atômico individuais, o que é muito positivo, visto que normalmente as imagens do microscópio eletrônico de resolução atômica representam uma espécie de média de várias camadas atômicas adjacentes dentro da espessura de uma amostra fina. De uma forma resumida, este microscópio utiliza de uma ponta aguda que segue o contorno A–A enquanto mantém uma corrente de tunelamento constante, utilizando uma amostra condutora. Você pode conferir o princípio de operação do STM na Figura 3 e um resultado da observação de defeitos intersticiais no grafite na Figura 4.

Figura 3: Esquema do princípio de operação do STM.

Fonte: Shackelford, 2008.

    

Figura 4: Micrografia de varredura de tunelamento de um defeito de um átomo intersticial na superfície do grafite.

Fonte: Shackelford, 2008.

    Quer conhecer mais sobre este assunto? Aqui estão as fontes utilizadas na construção desta postagem:

1. SHACKELFORD, James F.. Ciência dos materiais. 6. ed. São Paulo: Pearson Education do Brasil, 2008. 556 p.
2. CALLISTER, William. Materials Science and Engineering: An Introduction. John Wiley & Sons,Inc, p. 34 - 35, 1991.
3. Defeitos Cristalinos. Unioeste, 2010, p. 147. Disponível em: http://www.foz.unioeste.br/~lamat/downmateriais/materiaiscap7.pdf.