Paracristalinos materiales se definen por tener ordenamiento de corto y medio alcance en su celosía (similar a las de cristal líquido fases) pero que carece de cristal -como ordenación de largo alcance, al menos en una dirección. [1]
El orden es la regularidad con la que los átomos aparecen en una red predecible, medida desde un punto. En un material altamente ordenado y perfectamente cristalino, o monocristal , la ubicación de cada átomo en la estructura se puede describir exactamente midiendo desde un solo origen. Por el contrario, en una estructura desordenada, como un líquido o un sólido amorfo , la ubicación de los vecinos más cercanos y, quizás, los segundos más cercanos se puede describir desde un origen (con cierto grado de incertidumbre) y la capacidad de predecir ubicaciones disminuye rápidamente desde allí. fuera. La distancia a la que se pueden predecir las ubicaciones de los átomos se denomina longitud de correlación. Un material paracristalino exhibe una correlación en algún lugar entre lo completamente amorfo y lo completamente cristalino.
La fuente principal y más accesible de información sobre cristalinidad es la difracción de rayos X y la microscopía crioelectrónica , [2] aunque pueden ser necesarias otras técnicas para observar la estructura compleja de los materiales paracristalinos, como la microscopía electrónica de fluctuación [3] en combinación con la densidad de modelado de estados [4] de estados electrónicos y vibracionales. La microscopía electrónica de transmisión de barrido puede proporcionar una caracterización en el espacio real y en el espacio recíproco de la paracristalinidad en material a nanoescala, como los sólidos de puntos cuánticos. [5]
La dispersión de rayos X, neutrones y electrones en los paracristales se describe cuantitativamente mediante las teorías del paracristal ideal [6] y real [7] .
La definición de Rolf Hosemann de un paracristal ideal es: "La distribución de la densidad de electrones de cualquier material es equivalente a la de un paracristal cuando hay un punto ideal para cada bloque de construcción, de modo que las estadísticas de distancia a otros puntos ideales son idénticas para todos estos puntos. . La configuración electrónica de cada bloque de construcción alrededor de su punto ideal es estadísticamente independiente de su contraparte en los bloques de construcción vecinos. Un bloque de construcción corresponde entonces al contenido material de una celda de esta celosía espacial "borrosa", que debe considerarse un paracristal. . " [8]
Las diferencias numéricas en los análisis de los experimentos de difracción sobre la base de cualquiera de estas dos teorías de paracristalinidad a menudo pueden pasarse por alto. [9]
Al igual que los cristales ideales, los paracristales ideales se extienden teóricamente hasta el infinito. Los paracristales reales, por otro lado, siguen la ley empírica α *, [10] que restringe su tamaño. Ese tamaño también es indirectamente proporcional a los componentes del tensor de la distorsión paracristalina. Los agregados de estado sólido más grandes se componen entonces de micro-paracristales. [11]
Las palabras "paracristalinidad" y "paracristal" fueron acuñadas por el difunto Friedrich Rinne en el año 1933. [12] Sus equivalentes alemanes, por ejemplo, "Parakristall", aparecieron impresos un año antes. [13] Una teoría general de los paracristales ha sido formulada en un libro de texto básico, [14] y luego desarrollada / refinada por varios autores.
Aplicaciones
El modelo de paracristales ha sido útil, por ejemplo, para describir el estado de materiales semiconductores parcialmente amorfos después de la deposición. También se ha aplicado con éxito a polímeros sintéticos, cristales líquidos, biopolímeros, sólidos de punto cuántico y biomembranas. [15]
Ver también
- Sólido amorfo
- Cristalita
- Cristalografía
- ADN
- Cristal individual
- Patrón de rayos X de un paracristal de ADN-B
- Técnicas de dispersión de rayos X
Referencias
- ^ Voyles, PM; Zotov, N .; Nakhmanson, SM; Drabold, DA; Gibson, JM; Treacy, MMJ; Keblinski, P. (2001). "Estructura y propiedades físicas de modelos atomísticos paracristalinos de silicio amorfo" (PDF) . Revista de Física Aplicada . 90 (9): 4437. Código Bibliográfico : 2001JAP .... 90.4437V . doi : 10.1063 / 1.1407319 .
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