analisa struktur ndz(fel-xcoji7 (x = 0,1; 0,2; 0,3...

6
Prosidinl! Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997 ISSN 1410 -2897 ANALISA STRUKTUR Ndz(Fel-xCoJI7 (X = 0,1; 0,2; 0,3) BERDASARKAN DATA DIFRAKSI NEUTRON RESOLUSI TINGGr Ridwan2 dan Mujamilah2 ABSTRAK ANALISA STRUKTUR Ndz(Fe'_sCos),7 BERDASARKAN DATA DIFRAKSI NEUTRON RESOLUSI TINGGI. Analisa struktur bahan Ndz(Fe'_sCos)'7dengan x= 0,I; 0,2; 0,3 telah dilakukan dengan menggunakan metoda Rietveld berdasarkan data hasil pengukuran menggunakan difraktometer neutron serbuk resolusi tinggi pada temperatur ruang. Efek substitusi sampai dengan konsentrasi cobalt x=O,3 tidak menyebabkan perubahan struktur kristal, namun ratio konstanta kisi cIa sedikit bertambah. Hal ini diperkirakan akan dapat mempengaruhi mekanisme interaksi antara momen magnet atom dalam sub-kisi logam transisi yang pada akhimya dapat berpengaruh pada temperatur transisi Curie bahan. Analisa struktur kristal menunjukkan bahwa atom Co tidak menempati posisi Fe secara acak, namun lebih cenderung menempati posisi-posisi atom Fe di 18f maupun 18h yang diikuti pada posisi 9d. Sedangkan di posisi 6c, 'dumbell' sepenuhnya masih ditempati oleh atom Fe untuk semua cuplikan yang dianalisa. Oikaitkan dengan peningkatan temperatur transisi Curie secara drastis sebagai efek substitusi Fe dengan Co dalam paduan RzFe'7' hal ini menunjukkan bahwa sangat mungkin atom di posisi 6c tidak berperan dalam perubahan temperatur Curie, melainkan atom-atom pada posisi 18f ataupun 18h. ABSTRACT THE STRUCTURAL ANALYSIS OF Nd2(Fe,-.Co.),7 BASED ON HIGH-RESOLUTION NEUTRON DIFFRACTION DATA. The structuralanalysis of Nd2(Fel-.Co,),7 with x = 0.1; 0.2; 0.3 have beencarried out by using Rietveld methodbased on the neutrondiffraction datacollected by High-resolution Difractometer measured at roomtemperature. As the cobalt concentrationincreased up to x=O.3, the crystal structure remainedthe same but the cIa ratios were little bit expanded. These phenomenon will influencethe interaction mechanism of magneticmoment atom in the sub-lattice transition metal which will change the Curie transition temperature of materials. Crystalstructure analysis show thattheCo atomwere not distributedrandomlyoccupied at Fe sites,but preferentiallyoccupied the Fe sites at 18f and 18h followed the 9d sites. However,at 6c site 'dumbbell' position was still fully occupied by Fe atom at all analyzed samples. The drasticallyincreas of Curie temperature asthe effect of substitution the Fe atom by Co in the seriesof R2Fel7 compounds, it showed that the atom at 6c site was not play an important role in the variation mechanism of their Curie temperature, but the contributionof atomat 18f as well as 18h sites. KEY WORD Structural analysis, Neutron diffractometer, Rietveld-method PENDAltULUAN sendiri akibat perbedaan jari-jari atom pengganti ataupun yang lebih mikroskopik untuk atom bersifat magnet adanya perubahan mekanisme interaksi momen magnet atom-atom penyusunnya akibat adanya perubahan simetri awan elektron atom di suatu posisi tertentu dibawah pengaruh atom lain disekitamya. Perubahan mikroskopik tersebut akan sangat mempengaruhi sifat-sifat makroskopik, seperti sifat mekanik, listrik serta sifat magnet bahan. Berdasarkan hipotesa ini maka penelitian bahan terutama untuk meningkatkan unjuk kerjanya sesuai dengan sifat yang diinginkan sangat banyak dilakukan. Keterbatasan bahan seri R2Fel7 untuk digunakan sebagai bahan magnet permanen sejauh ini adalah rendahnya temperatur transisi Curie magnetnya Tc' serta arab magnetisasi yang sejajar bidang. Adanya kedua sifat yang sangat merugikan ini membatasi penggunaan bahan tersebut sebagai bahan magnet permanen di bidang industri. Beberapa penelitian sebelumnya[2,3] menun jukkan bahwa penggantian sebagian dari Fe dengan Co dapat meningkatkan temperatur transisi Curie yang cukup tinggi. Neutron walaupun tidak bermuatan namun masih mempunyai momen magnet, sangat menguntungkanuntuk digunakan sebagai probe Bahan paduan interrnetalik unsur logam tanah jarang (R) clan logam transisi (TM) dengan komposisi Rz TMI7 diketahui mempunyai 'energi product' yang paling tinggi dalam seri bahan yang digunakan sebagaimagnet perrnanen [1]. 'Energi product' yang tinggi ini sangat berguna dalam aplikasi bahan ini untuk keperluan statik ataupun sebagai sumber energi, seperti yang ditemui dalam dinamo ataupun motor. Oleh sebab itu bahan ini sangat menarik apabila ditinjau daTi sudut aplikasi teknologinya. Paduan Samarium clan Cobalt, Smz(Feo.5CoO.5h7 merupakan salah satu contoh dalam seri bahan ini yang telah banyak digunakan di industri. Namun demikian mengingat keberadaan bahan Sm di alam sangat terbatas clan harga cobalt yang tinggi, maka usaha untuk menggantikan unsur- unsur tersebut dengan unsur lain yang relatif lebih murah menjadi cukup beralasan untuk dipertimbangkan. Efek substitusi terhadap elemen elemen utama dalam suatu paduan jelas akan dapat mengubah mekanisme interaksi antara atom-atom yang ada di dalam struktur kristal bahan. Perubahan ini dapat melibatkan perubahan struktur kristal itu 1 Dipresentasikan padaPertemuan lImiah Sains Materi 1997 2 Pusat Penelitian SainsMateri -BAT AN 165

Upload: dohanh

Post on 11-Mar-2019

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Prosidinl! Pertemuan Ilmiah Sains Materi 1997 ISSN 1410 -2897

ANALISA STRUKTUR Ndz(Fel-xCoJI7 (X = 0,1; 0,2; 0,3) BERDASARKAN DATA

DIFRAKSI NEUTRON RESOLUSI TINGGr

Ridwan2 dan Mujamilah2

ABSTRAKANALISA STRUKTUR Ndz(Fe'_sCos),7 BERDASARKAN DATA DIFRAKSI NEUTRON RESOLUSI TINGGI.

Analisa struktur bahan Ndz(Fe'_sCos)'7 dengan x= 0, I; 0,2; 0,3 telah dilakukan dengan menggunakan metoda Rietveld berdasarkan datahasil pengukuran menggunakan difraktometer neutron serbuk resolusi tinggi pada temperatur ruang. Efek substitusi sampai dengankonsentrasi cobalt x=O,3 tidak menyebabkan perubahan struktur kristal, namun ratio konstanta kisi cIa sedikit bertambah. Hal inidiperkirakan akan dapat mempengaruhi mekanisme interaksi antara momen magnet atom dalam sub-kisi logam transisi yang padaakhimya dapat berpengaruh pada temperatur transisi Curie bahan. Analisa struktur kristal menunjukkan bahwa atom Co tidakmenempati posisi Fe secara acak, namun lebih cenderung menempati posisi-posisi atom Fe di 18f maupun 18h yang diikuti pada posisi9d. Sedangkan di posisi 6c, 'dumbell' sepenuhnya masih ditempati oleh atom Fe untuk semua cuplikan yang dianalisa. Oikaitkandengan peningkatan temperatur transisi Curie secara drastis sebagai efek substitusi Fe dengan Co dalam paduan RzFe'7' hal inimenunjukkan bahwa sangat mungkin atom di posisi 6c tidak berperan dalam perubahan temperatur Curie, melainkan atom-atom pada

posisi 18f ataupun 18h.

ABSTRACTTHE STRUCTURAL ANALYSIS OF Nd2(Fe,-.Co.),7 BASED ON HIGH-RESOLUTION NEUTRON

DIFFRACTION DATA. The structural analysis of Nd2(Fel-.Co,),7 with x = 0.1; 0.2; 0.3 have been carried out by using Rietveldmethod based on the neutron diffraction data collected by High-resolution Difractometer measured at room temperature. As the cobaltconcentration increased up to x=O.3, the crystal structure remained the same but the cIa ratios were little bit expanded. Thesephenomenon will influence the interaction mechanism of magnetic moment atom in the sub-lattice transition metal which will changethe Curie transition temperature of materials. Crystal structure analysis show that the Co atom were not distributed randomly occupiedat Fe sites, but preferentially occupied the Fe sites at 18f and 18h followed the 9d sites. However, at 6c site 'dumbbell' position wasstill fully occupied by Fe atom at all analyzed samples. The drastically increas of Curie temperature as the effect of substitution the Featom by Co in the series of R2Fel7 compounds, it showed that the atom at 6c site was not play an important role in the variationmechanism of their Curie temperature, but the contribution of atom at 18f as well as 18h sites.

KEY WORDStructural analysis, Neutron diffractometer, Rietveld-method

PENDAltULUAN sendiri akibat perbedaan jari-jari atom penggantiataupun yang lebih mikroskopik untuk atom bersifatmagnet adanya perubahan mekanisme interaksimomen magnet atom-atom penyusunnya akibatadanya perubahan simetri awan elektron atom disuatu posisi tertentu dibawah pengaruh atom laindisekitamya. Perubahan mikroskopik tersebut akansangat mempengaruhi sifat-sifat makroskopik,seperti sifat mekanik, listrik serta sifat magnetbahan. Berdasarkan hipotesa ini maka penelitianbahan terutama untuk meningkatkan unjuk kerjanyasesuai dengan sifat yang diinginkan sangat banyakdilakukan.

Keterbatasan bahan seri R2Fel7 untukdigunakan sebagai bahan magnet permanen sejauhini adalah rendahnya temperatur transisi Curiemagnetnya T c' serta arab magnetisasi yang sejajarbidang. Adanya kedua sifat yang sangat merugikanini membatasi penggunaan bahan tersebut sebagaibahan magnet permanen di bidang industri.Beberapa penelitian sebelumnya[2,3] menun jukkanbahwa penggantian sebagian dari Fe dengan Codapat meningkatkan temperatur transisi Curie yangcukup tinggi. Neutron walaupun tidak bermuatannamun masih mempunyai momen magnet, sangatmenguntungkan untuk digunakan sebagai probe

Bahan paduan interrnetalik unsur logamtanah jarang (R) clan logam transisi (TM) dengankomposisi Rz TMI7 diketahui mempunyai 'energiproduct' yang paling tinggi dalam seri bahan yang

digunakan sebagai magnet perrnanen [1]. 'Energiproduct' yang tinggi ini sangat berguna dalamaplikasi bahan ini untuk keperluan statik ataupunsebagai sumber energi, seperti yang ditemui dalamdinamo ataupun motor. Oleh sebab itu bahan inisangat menarik apabila ditinjau daTi sudut aplikasiteknologinya. Paduan Samarium clan Cobalt,Smz(Feo.5CoO.5h7 merupakan salah satu contoh dalamseri bahan ini yang telah banyak digunakan diindustri. Namun demikian mengingat keberadaanbahan Sm di alam sangat terbatas clan harga cobaltyang tinggi, maka usaha untuk menggantikan unsur-un sur tersebut dengan unsur lain yang relatif lebihmurah menjadi cukup beralasan untuk

dipertimbangkan.Efek substitusi terhadap elemen elemen

utama dalam suatu paduan jelas akan dapatmengubah mekanisme interaksi antara atom-atomyang ada di dalam struktur kristal bahan. Perubahanini dapat melibatkan perubahan struktur kristal itu

1 Dipresentasikan pada Pertemuan lImiah Sains Materi 19972 Pusat Penelitian Sains Materi -BAT AN

165

ProsidinJ! Pertemuan Ilm;ah Sa;ns Mater; J 997 ISSN J 4 J 0 -2897

dalam penentuan struktur magnet suatu bahan.Dengan menggunakan data difraksi nutron yangdiukur dengan difraktometer bubuk resolusi tinggi(HRPD), maka momen magnet atom di posisitertentu dalam struktur kristalnya secara semi-kuantitatif dapat ditentukan.

Penelitian efek substitusi pada bahanNd2(Fel-xCox)17 dengan x = 0,1; 0,2; clan 0,3

menggunakan teknik difraksi neutron sangatmemungkinkan, mengingat faktor absorbsi neutronuntuk elemen Nd yang cukup kecil sehingga dengandemikian faktor atenuasi akibat absorbsi oleh elemendalam bahan hanya mungkin dipengaruhi Co.Namun mengingat jumlah konsentrasi Co dalamkomposisi paduan yang cukup kecil, maka dalamproses analisa struktur yang dilakukan sebegitu jauhdapat diabaikan. Dalam penelitian ini data difraksineutron diambil pada temperatur ruang. Pembahasandari basil analisa struktur yang telah dilakukandititik beratkan pada perubahan dari struktur bahanyang dikaitkan dengan perubahan temperatur transisiCurie serta kecenderungan elemen Co dalammenempati posisi-posisi tertentu di dalam struktur

kristalnya.

gelombang neutron tunggal basil seleksimenggunakan kristal tunggal Ge (311) yakni A. =

1.82150 A telah digunakan dalam penelitian ini.Sejumlah 32 detektor berfungsi secara simultan

dengan selang antara titik pengukuran 0,050 daDdalam total selang pengukuran data 29 = 2,500 -

164,250 atau setara 3200 titik pengukuran sekitardua hari telah dicacah, daD kemudian digunakal1sebagai data intensitas dalam proses penentuanstruktur kristallebih lanjut.

Berdasarkan pola difraksi sinar-X yangdiperoleh nampak bahwa rasa cuplikan bersesuaiandengan struktur kristal Th2Fe'7 dengan simetri grupruang R-3m (No. 166). Oleh sebab itu dalam prosesrefinement cuplikan Nd2(Fel-xCox)17 ; x= 0,1; 0,2; 0,3simetri grup ruang tersebut telah dipakai dalamproses analisa struktur kristal bahan. Struktur kristaldianalisa menggunakan metoda analisa Rietveldyang telah diimplimentasikan dalam programkomputer Rietan'94 [4,5]. Seperti layaknya dalamanalisa struktur kristal menggunakan program ini,maka parameter yang bersifat 'umum' seperti faktorpergeseran (shift), cacah latar belakang, faktor skalaserta parameter pola difraksi (Gaussian, Lorenzt)termasuk konstan ta kisi kristal diikutsertakan dalamtahap iterasi awal. Dalam langkah ini parameterkristal yang digunakan sebagai masukkan awalsangat menentukan. Parameter-parameter kristalseperti faktor keberadaan atom, koordinat posisiatom, serta parameter termal juga kemudiandiikutseTtakan setelah basil iterasi awal sudahdianggap cukup baik. Karena struktur kristal yangdianalisa berkaitan dengan substitusi atom Fedengan Co, maka dalam proses iterasi yangdilakukan telah digunakan fungsi pembatas yangmenyatakan bahwa jumlah faktor keberadaan atomFe dan Co adalah tetap sarna dengan satu. Dalamproses awal iterasi diasumsikan atom Cobalt yangdisubstitusikan menempati posisi atom-atom Fesecara acak. Mengingat paduan Nd2(Fel-xCox),7bersifat magnet, maka dalam proses iterasi akhirparameter momen magnet untuk setiap posisi atomikut pula diiterasi. Untuk itu faktor hamburanmagnet atom yang digunakan mengikuti persamaanBrown yang terdapat dalam 'International Tables'Vol. C, bal. 391-399 [6]. Proses iterasi dianggapselesai apabila basil yang dicapai telah mencapaitingkat konvergensi tertentu yang ditandai olehrendahnya nilai faktor R yang menyatakan tingkatprobabilitas hasil pencocokan antara datapengamatan daD perhitungan.

PROSEDUR EKSPERIMENT AL DAN ANALI-SA STRUKTUR KRISTAL

Paduan Nd2(Fel-xCox)17; x= 0,1; 0,2 daD 0,3yang digunakan dalam penelitian ini telah dibuatdengan melalui proses pelelehan dari unsur-unsurdasar Nd, Fe, Co dengan kemumian yang cukuptinggi (99,9%) dengan menggunakan 'Arc-meltfurnace'

sesuai kom posisi yang diinginkan. Prosespelelehan diulangi beberapa kali untuk memperolehpaduan yang homogen dalam suasana gas argonguna menghindari proses oksidasi. Paduan yangterbentuk kemudian di anil pada temperatur sekitar

1 100°C selama beberapa hari, guna mendapatkanstruktur rasa tunggal yang juga dilakukan dalamkondisi gas argon. Fasa cuplikan yang terbentukdiverifikasi dengan menggunakan teknik difraksisinar-X.

Beberapa bongkahan yang terbentukkemudian dihaluskan secara manual untukmenghindari efek kristalit yang mungkin ada.Cuplikan bubuk yang diperoleh seberat kira-kira 5gram kemudian ditempatkan dalam suatu wadahcuplikan yang terbuat dari Vanadium untukmenghindari adanya efek hamburan dari wadahcuplikan. Selanjutnya pengukuran data difraksineutron menggunakan difraktometer bubuk resolusitinggi yang tersedia di Pusat Penelitian Sains Materi,Batan-Serpong siap untuk dilakukan. Panjang HASIL ANALISA STRUKTUR KRIST AL

166

ISSN 1410.2897

Hasil pencocokan antara data intensitas

difraksi neutron hasil pengamatan (dinyatakandengan titik) clan hasil perhitungan (garis penuh)untuk masing-masing konsentrasi Co yang berbedadapat di lihat pada gambar la-c. Dalam gambar

tersebut garis tegak menyatakan posisi puncak-puncak Bragg yang ditentukan berdasarkanparameter kisi kristal serta selisih antara datapengamatan clan perhitungan terlihat pada grafikbagian bawah. Dalam pola difraksi hasil pengamatannampak adanya puncak-puncak tambahan yang

setelah diidentifikasi berasal dari rasa oc Fe. Namun

demikian jumlah rasa kedua ini sangat kecil yaknikurang dari 3%. Pada akhir iterasi untuk masing-masing paduan mencapai konvergensi dengan faktorR adalah ; Rwp(x=O, 1)= 11,0% , Rwp(x=0,2) =10,51% dan Rwp(x=O,3) = 9,94%. Parameter kristal

bahan paduan NdAFel-xCox)17 pada temperatur ruangbasil iterasi dapat di lihat secara lengkap dalam tabel

a).

paduan Nd2(Fel-xCox)17: (a). x = 0.1c).Gambar I. Pola difraksi neutron ,basil pengamatan (.) dan basil perbitungan (-

; (b). x = 0.2; c). x ~ 0.3

167

Pros;d;ni! Pertemuan Ilm;ah Sa;ns Mater; 1997 ISSN 1410 -2897

Table

Parameter kristal paduan Nd2(Fel-xCox)17 (x =neutron

,2,3 ) pada temperatur ruang hasil iterasi data difraksi

c = 1~.4991(3) ANd2(Feo9CoO1)17a = b = 8.5910(2) A

atom/siteNd(6c)Fel(6c)Fe2(9d)Fe3(18t)Fe4(18h)Col(6c)Co2(18t)Co3(18h)Rwo= 11.00%

~1.7731.1080.4460.9741.163].]080.974].163

occupation1.000

0.986(66)1.000

0.877(69)0.834(66)0.014(66)0.123(69)0.166(66)

x y z0.0000.0000.500

0.2879(8)0.1683(6)

0.000

0.2879(8)0.1683(6)

0.00000.00000.00000.0000

-0.1683(6)0.00000.0000

-0. 1 683{6}

--0.3441(12)0.0969(9)

0.50000.0000

0.4893(6)0.0969(9)0.0000

0.4893(6)

R

Nd2(FeosCOoJ17a_= b = 8.5685(2)_A ; c = 12.4~JJ(2) A

~2.5752.1101.4472.0131.7811.4472.0131.781

occupation1.0001.000

0.90000.74000.75000.10000.2600.250

atom/siteNd(6c)Fel(6c)Fe2(9d)Fe3(18t)Fe4(18h)Col(9d)Co2(18t)Co3(18h)

x v z

0.0000.0000.500

0.2889(7)0.1678(6)

0.500

0.2889(7)0.1678(6)

0.00000.00000.00000.0000

-0.1678(6)0.00000.0000

-0.1678(6)

--0.3432

0.0959(8)0.50000.00000.49010.5000.00000.4901

Rwi' 10.51 %

---Nd2(Feo7CoO.3)17a = b = 8.5571(7) A ; c = 12.4872@)A

~

1.5810.4961.4061.6671.3071.4061.6671.307

atom/siteNd(6c)Fel(6c)Fe2(9d)Fe3(18f)Fe4(18h)Col(9d)Co2(18f)Co3(18h)

occupation1.0001.000

0.59160.57190.56310.40840.42810.4369

x y z0.0000.0000.500

0.2890(8)0.1683(8)

0.500

0.2890(8)0.1683(8)

~

0.00000.00000.00000.0000

-0.1683(8)0.00000.0000

-0.1683(8)

~--

0.3430(12)0.0958(9)0.50000.00000.48960.5000.00000.4896

RWD

9.94%

iterasi diasumsikan bahwa atom cobalt terdistribusisecara acak clan menempati semua posisi atom Fe didalam struktur kristalnya (lihat gambar 2), makapada akhir iterasi temyata sampai dengankonsentrasi Co mencapai x = 0,3 posisi 6c

sepenuhnya masih ditempati oleh atom Fe. Posisi 6cini dikenal dengan 'dumbell" dengan jarak antar

Oisini dapat pula di lihat bahwa denganpertambahan konsentrasi cobalt hingga x= 0,3 tidakdiikuti dengan perubahan simetri grup ruang Namundemikian semakin bertambah konsentrasi cobaltterlihat adanya kecenderungan untuk penguranganvolume sel satuan dengan diikuti peningkatan ratioantara cia. (Iihat tabel 1). Mengingat pada awal

168

atom paling pendek dibandingkan dengan jarak antaratom diposisi lainnya. Sebaliknya untuk posisi 181dan 18h kecendrungan atom-atom Co menempatiposisi tersebut meningkat dengan pertambahankonsentrasi cobalt. Sedangkan di posisi 9d substitusiterjadi cukup lambat pada konsentrasi rendah.Dalam analisa stTUktur magnet bahan momenmagnet baik Fe maupun Co dianggap sarnamengingat 'magnetic form factor' kedua elementersebut relatif hampir sarna.Disini telah diasumsikan bahwa spin magnet atomco-Ii near satu sarna lain serta dalam arab tegak IUTUSsumbu-c seperti basil yang telah diperoleh olehKirchmayr dan Poldy [I] sebelumnya.

untuk Co yang sedikit lebih pendek apabiladibandingkan dengan Fe. Hasil ini ekivalen denganyang diperoleh oleh Steiner dkk.[3] untuk bahany 2(Fel-xCox),7 namun berbeda dengan hasil yangdiperoleh oleh Herbs dkk[7]. ldentifikasi terhadapperubahan konstanta kisi kristal terhadap efeksubstitusi menunjukkan bahwa terjadi konstraksibaik searah sumbu-c maupun sumbu-a. WalaupunbegitIJ ratio cia meningkat dengan rata-rata sekitar1,457 yang apabila dibandingkan dengan kondisisistem heksagonal yakni (8/3)1/2 = 1,633.Perubahan harga cia ini dapat mempengaruhi tingkat'overlap' antara fungsi gelombang orbital 3d dariatom logam transisi yang ada, yang pada akhirnyadapat mengubah mekanisme interaksi antara momenmagnet atom [7].

Satu hal yang menarik dari basil analisastruktur kristal yang diperoleh adalah pada posisi 6csampai dengan konsentrasi cobalt x = 0,3 masih

sepenuhnya diisi oleh atom Fe. Sedangkan apabilaatom yang disubstitusikan mempunyai jari-jari ioniklebih besar daTi Fe seperti AI daD Ga pada posisitersebut Fe hampir seluruhnya dapat digantikan[8,9]. lni diperkirakan mengingat volume Wigner-Seitz sel di posisi ini terbesar dibandingkan lainnya.Posisi 'dumbell' ini menjadi penting mengingat jarakantar atom Fe di posisi ini merupakan jarak

terpendek, sehingga kemungkinan terjadi 'antiferomagnetic coupling' antara spin momen magnet atomFe. Namun demikian berdasarkan pengamatan padabeberapa seri bahan R2Fel7 yang disubstitusi denganCo menunjukkan adanya peningkatan T c yang cukuptinggi [2,10]. Dari sini nampak bahwa atom di posisi'dumbell' tidak banyak berpengaruh terhadapperubahan temperatur transisi bahan. Sebaliknyaproses substitusi dalam bahan seri R2Fel7 yangmenyebabkan sebagian besar alan seluruhnya atompada posisi 6c memperlihatkan adanya perubaharianisotropi magnet ke arab sejajar sumbu-c [11,12].Namun demikian karena dalam analisa strukturkristal ini roomeD magnet atom diiterasi hanyadengan anggapan bahwa spin momen magnet co-linear daD tegak lurus sumbu-c, maka akan sangatsulit melihat peran atom di posisi 6c terhadaporientasi magnet bahan. Sehingga daTi basilpenelitian ini secara umum hanya dapat dikatakanbahwa atom-atom di posisi J 8f dan J 8h sangatberpengaruh dalam mekanisme perubahantemperatur transisi bahan. Untuk membahas lebihjauh peningkatan temperatur transisi bahan sebagaiefek substitusi Fe dengan Co dalam seri bahan makaperhitungan yang lebih mendetail mengenai strukturelektronik pita energi terutama dalam sistem Fe-Comasih s:L'lgat dibutuhkan.

z

,.dI.y.R (6c)

.Fe2 (9d)

.Fe I (6c)

.Fe3 (18t) .fe4 (J8h)

Gambar 2. Struktur kristal sistem R2Fe17 tipe struktur

Th2Zn17 (rhombohedral)

DISKUSI

Hasil analisa struktur magnet bahan yangtelah diperoleh secara umum dapat dikatakansebanding dengan basil yang telah diperoleh olehHerbs dkk.[7]. Namun demikian apabiladibandingkan dengan faktor keakuratan peralatanyang digunakan, maka basil yang diperoleh disinidapat dikatakan lebih teliti dari yang diperolehsebelumnya. Ini mengingat peralatan yangdigunakan dalam penelitian ini mempunyai resolusitinggi, sedangkan Herbs dkk. masih menggunakandetektor tunggal dengan selang titik pengukuranyang lebih lebar, sehingga sulit menghindari adanyapuncak-puncak Bragg yang berimpit satu sarna lain

clan juga total selang pengukuran 29 yang lebih

sempit (10° -90°).Perubahan volume gel sawall dengan

pertambahan jumlah kandungan Co di dalamstruktur kristal bahan yang cenderung sedikitberkurang sangat beralasan, mengingat radius ionik

169

Pros;d;nJ! Perlemuan I/m;ah Sa;ns Maler; 1997 ISSN 1410 -2897

M.Sc selaku Ka. ISN yang memungkinkanpengambilan data difraksi neutron dapat dilakukandan bantuan Sdr. Heri Mugirahardjo dalampengumpulan data dengan HRPD serta Dr. Van QiWei dkk. yang telah menyiapkan cuplikan sehinggapenelitian dapat berjalan dengan baik

KESIMPULAN

DAI'TARPUSTAKA

Hasil analisa stuktur kristal Nd2(Fe'-xCox),7dengan x= 0,1 ;0,2;0,3 secara umum tidak jauhberbeda dengan yang telah diperoleh oleh penelitisebelumnya. Namum basil dalam penelitian ini lebihakurat mengingat fasilitas yang digunakan adalahdifraktometer bubuk resolusi tinggi.

Substitusi atom Fe dengan Co sampaidengan x = 0,3 tidak menyebabkan adanya

perubahan struktur kristal maupun operasi simetrigrup ruang dari master ingot. Kecenderunganvolume sel satuan kristal yang mengecil sangatmungkin berkaitan dengan jari -jari atom Co yangrelatif lebih kecil dari atom Fe. Perubahan antararatio cia yang membesar sebanding denganpeningkatan temperatur Curie yang ditemukandalam bahan seri R2Fe'7 dengan substitusi Fe denganCo, diperkirakan akibat adanya perubahanmekanisme struktur pita elektronik (band electronicstructure) Fe-Co pada posisi-posisi ! dan h .Hasilanalisa menunjukkan bahwa populasi atom Cohingga konsentrasi substitusi mencapai x = 0,3 tidak

menempati posisi-posisi atom Fe secara acak sepertiyang diperkirakan, melainkan hanya cenderungmenempati posisi ! dan h diikuti dengan d.Sedangkan diposisi 6c sepenuhnya masih ditempatioleh atom Fe. Hal ini berbeda dengan substitusi Fedengan atom dengan AI ataupun atom lain yangcenderung menempati posisi 6c yang kemudiandisertai dengan perubahan arab orientasi magnet.Sehingga dalam penelitian ini hanya dapat dikatakanbahwa atom pada posisi 6c tidak mempunyaiperanan yang penting dalam perubahan suhu transisiCurie, melainkan hanya atom-atom di posisi 18! danJ 8h yang mungkin sangat berpengaruh.

UCAP AN TERIMA KASIH

[I] KIRCHMAYR H.R., and POLDY C.A., inHand book on the Physics and Chemistry ofRare Earth, ed. by K.A. Gschneider Jr. and L.Eyring North-Holland, Vol. 22, Chap. 14,(1975).

[2] GUBBENS P.C.M., and BUSCHOW K.H.J.,Phys. Stat. Sol. (a) 34, (1976) 729.

[3] STEINER W., KIRCHMAYR H.R., andSPRING W., Z. angew. Physik 32,(1971) 146.

[4] IZUMI F., in The Rietveld Method, ed. R. A.Young ,Oxford University Press, Oxford, Chap.13, (1993).

[5] KIM Y. I., and IZUMI F., J. Ceram. Soc. Jpn.102, (1994) 401.

[6] International Tables for Christallography,Kluwer Academic Publisher, Dordrecht, Vol.C, (1992) 391.

[7] HERBSTJ.F., CROATJ.J., LEE R.W., YELONW.B., J. Appl. Phys. 53(1) (1982) 250.

[8] MUJAMILAH dan Ridwan, Proceed. SeminarIlmiah Hasil Penelitian dan Pengem banganBidang Fisika Terapan (199/1995) bal. 119.

[9] YELON W.B., XIE H., LONG G. J., PRINGLEO.A., GRANDJEAN F., and BUSCHOWK.H.J., J. Appl. Phys. 73 (10) (1993) 6029.

[10] PERKINS R. S., and NAGEL H., Physica 80B,(1975) 143.

[II]HU Z., YELON W.B., MISHRA S., LONGG.J., BUSCHOW K.H.J., and GRANDJEAN F.,J. Appl. Phys. 76(1) (1994) 443.

[12]CHENG Z.H., SHEN B.G., LIANG B., ZHANGJ.X., WANG F.W., ZHANG S.Y., and GONGH. Y., J. Phys. Condens. Matter 7, (1995) 4707.Terima kasih dan penghargaan sebesar-

besar kami ucapkan kepada Bapak Drs. Sutiarso

70