Autdiffusão

Autdiffusão (também conhecida como difusão de auto) é o processo pelo qual átomos da mesma espécie se movem dentro de um material homogêneo, sem que haja mudança na composição química do sistema. Em vez de analisar o transporte entre espécies diferentes (difusão mútua), a difusão de auto descreve a mobilidade intrínseca de uma determinada espécie, normalmente medida com traçadores isotópicos.

O comportamento é descrito pela lei de Fick: o fluxo J de matéria é igual a menos o produto do coeficiente de difusão de auto D pela direção do gradiente de concentração ∇c. Em sistemas isotrópicos, o deslocamento ao quadrado médio de átomos de auto-difusão segue <r^2> = 6 D t em três dimensões, o que liga a difusão ao tempo. A temperatura influencia fortemente D, geralmente seguindo a forma de Arrhenius: D = D0 exp(-Ea/(kB T)), com Ea a energia de ativação e kB a constante de Boltzmann.

Mecanismos comuns em sólidos incluem difusão por vacâncias, difusão intersticial (em que átomos ocupam posições entre as redes atômicas) e caminhos combinados. Em líquidos e gases, o movimento é dominado pelo movimento browniano, com coeficientes de difusão mais altos.

Métodos experimentais para autdiffusão envolvem traçadores isotópicos, seguido de técnicas como NMR de pulso com gradiente de campo (PFG-NMR) e análise de seções com técnicas de espectrometria que detectam a distribuição do traçador. A difusão de auto é fundamental em metalurgia, cerâmica, semicondutoras e geociências, influenciando envelhecimento, sinterização, endurecimento e transporte de impurezas.

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