Estudio de compuestos intermetálicos e hidruros mediante técnicas hiperfinas

Abstract

El objeto de la tesis es el estudio de la ubicación y la dinámica del hidrógeno en compuestos intermetálicos. La absorción del hidrógeno induce una variedad de fenómenos sobre el compuesto, como la expansión del parámetro de red y la alteración de los campos eléctricos y magnéticos en sitios de la red huésped. Ciertos intermetálicos presentan la propiedad de absorber grandes cantidades de hidrógeno, en particular el Hf₂FeH_x, puede alcanzar la composición x=5. Además el sistema Hf-Fe presenta la oportunidad de ser objeto de medidas mediante el uso simultáneo de dos técnicas hiperfinas: las correlaciones angulares perturbadas (CAP) y espectroscopia Mössbauer (EM), haciendo uso de las sondas ¹⁸¹Hf y ⁵⁷Fe respectivamente. Así se puede medir la evolución de los parámetros hiperfinos con la hidrogenación. Como técnicas complementarias se utilizan la difracción de rayos X (DRX) y la aniquilación de positrones (AP) en la modalidad de determinación de tiempos de vida. Los compuestos estudiados son Hf₂Fe y HfFe₂ y Hf₂Co. Estos se caracterizan antes y después de ser hidrogenados. Las mediciones se realizan en función de la concentración de H absorbida. Nuestros experimentos confirman que el H no se disuelve en el HfFe₂, a pesar de esto se estudia cuáles son las fases de Laves presentes en este compuesto. La caracterización implica la determinación mediante CAP de los campos magnéticos hiperfinos y el análisis de la información de DRX que complementa la información hiperfina, ayudando en la identificación de las fases. También se analiza la existencia de fallas de apilamiento y su influencia sobre los resultados obtenidos. Sobre el Hf₂Fe y sus hidruros se realizan medidas de DRX que permiten conocer la variación del parámetro de red en función del contenido de hidrógeno. Los resultados de los espectros EM se discuten aplicando distintos modelos (Miedema, Ingalls). La variación de las interacciones cuadrupolares eléctricas medidas por CAP en función del contenido de hidrógeno y de la temperatura se contrastan con cálculos de gradiente de campo eléctrico utilizando un modelo que supone a los átomos de la red como cargas puntuales. La técnica AP se aplicó al estudio de II en intermetálicos a fin de explorar la evolución de la vida media de los positrones con el contenido de hidrógeno, siendo ésta una aplicación novedosa de la AP. El compuesto fue estudiado sólo a bajas concentraciones de hidrógeno, ya que al absorber más de un átomo por fórmula unidad el compuesto decrepita. El Hf₂Co junto con el Hf₂Fe pertenecen a un grupo de compuestos isomorfos cuya estructura permanece con las hidrogenaciones. Los hidruros del Hf₂Co también son objeto de la investigación con la técnica EM. El trabajo se completa realizando cálculos de gradiente de campo eléctrico mediante el modelo de cargas puntuales y haciendo estimaciones de corrimiento isomérico utilizando distintas aproximaciones.