Ask an Expert: O método de Rietveld

Cerca de 55 anos atrás, o pesquisador holandês Hugo Rietveld apresentou uma nova abordagem para o refinamento de estrutura a partir de dados de difração de pó no sétimo Congresso da União Internacional de Cristalografia (IUCr) em Moscou, em 1966. O artigo, intitulado ‘Perfis de linhas de picos de difração de nêutrons para refinamento de estruturas’ foi publicado no Acta Cryst. em 1967.

Rietveld originalmente trabalhou com dados de difração de nêutrons obtidos no reator de pesquisa em Petten, na Holanda. Seu método foi aceito de forma geral apenas em 1977, quando foi aplicado também a dados de difração de raios-X. Naquele ano, a Comissão de Difração de Pó da IUCr nomeou o método em homenagem ao autor da primeira publicação. Foram necessários outros dez anos antes que as pessoas percebessem que o método também poderia ser usado para análise quantitativa de fases, levando a um grande aumento de popularidade.

No método de Rietveld, todo o padrão de difração é considerado, não apenas as intensidades dos picos de difração. Comparando padrões de difração medidos e calculados, um modelo de estrutura cristalina pode ser refinado e a composição de uma amostra pode ser quantificada. Atualmente, os refinamentos de Rietveld (e métodos derivados) são amplamente aplicados para quantificação de rotina de materiais cristalinos em ciência e controle de produção (por exemplo, na fabricação de cimento ou aço), bem como para a análise de estruturas cristalinas.

As principais vantagens do método de Rietveld

Algumas das principais vantagens do método de Rietveld são:

• As diferenças entre o padrão experimental e a substância desconhecida são minimizadas, o que é importante para a quantificação de amostras mineralógicas com alta variabilidade.
• Os parâmetros de rede das fases individuais e os perfis de reflexão são refinados.
• A precisão da análise quantitativa de fases é melhorada, já que todo o difratograma e não apenas uma ou algumas reflexões são incluídos na avaliação.
• A determinação de quantidades amorfas está incluída.
• Os tamanhos de cristalitos são calculados.
• A composição química é calculada. Uma comparação com a análise de fluorescência de raios-X da amostra pode confirmar a confiabilidade de ambos os resultados.
• Funciona bem quando implementado em processos de rotina, por exemplo, para controle de produção em fábricas de cimento.
• Erros de quantificação inferiores a 1% são alcançáveis.

As bases de dados de estruturas atualmente disponíveis incorporam a maioria das fases comuns e podem ser facilmente estendidas por dados de estrutura determinados experimentalmente, fornecidos, por exemplo, como arquivos CIF ou hkl.¹

Pergunte a um especialista

No dia 30 de março, realizaremos o segundo de uma série de webinars Pergunte a um especialista!. Durante este webinar, focaremos totalmente na difração de pó com refinamento de Rietveld. Você precisa de novas maneiras de repensar os desafios da análise de materiais, quer aprimorar suas habilidades analíticas ou descobrir que informações mais valiosas este método pode lhe trazer? Este webinar é ideal.

‘Pergunte a um especialista’ é para estudantes, pesquisadores ou professores que querem melhorar seu método analítico, aprofundar seus conhecimentos, ou talvez estejam começando uma nova pesquisa e queiram saber o que pode ajudar a melhorar seus dados. Afinal, a ciência avança mais rápido quando compartilhamos o que sabemos. 

Nosso objetivo é fornecer cobertura básica e dicas sobre a prática de coleta de dados e responder a perguntas comuns sobre o refinamento de Rietveld. Você pode enviar suas perguntas e/ou dados antes do webinar enviando um e-mail para askanexpert@malvernpanalytical.com ou usando a hashtag #MPexpert no Twitter. Lidaremos com uma seleção das perguntas recebidas durante o webinar ao vivo. Em outras palavras, esta é a maneira definitiva de melhorar sua análise quantitativa de fases!

Referências

1. Emrich, M., Opper, D., XRD for the analyst – Familiarizando-se com os princípios, Malvern Panalytical 2018, p. 67-68.