Defecte cristal·logràfic

De Viquipèdia
Dreceres ràpides: navegació, cerca

Un defecte cristal·logràfic és qualsevol pertorbació en la periodicitat de la xarxa d'un sòlid cristal·lí.

Els sòlids cristal·lins mostren una estructura cristal·lina periòdica. Les posicions dels àtoms i de les molècules ocorren sobre distàncies fixes que es repeteixen determinades pels paràmetres de la cèl·la unitària. Tanmateix, la disposició dels àtoms i molècules en la majoria dels materials cristal·lins no és perfecta i els patrons regulars són interromputs pels defectes cristal·logràfics.[1][2][3][4]

Defectes puntuals[modifica | modifica el codi]

Els defectes puntuals ocorren només al voltant d'un punt singular de la xarxa. No s'estenen en l'espai ni en cap dimensió. Els grans defectes en l'estructura s'anomenen bucles amb dislocacions. Per raons històriques molts defectes puntuals, especialment en cristalls iònics, s'anomenen centres per exemple es diu centre luminescent o 'centre de color.

  • Defectes vacants són llocs de la xarxa que en un cristall perfecte estarien ocupats però estan vacants, hi pot haver moviment dels àtoms cap al lloc vacant.
  • Defectes intersticials, són àtoms que ocupen un lloc en l'estructura del cristall en la qual normalment no hi a un àtom. Generalment són configuracions d'alta energia, però poden no ser-ho en el cas d'hidrogen i en el pal·ladi.
Esquema de tipus de defectes puntuals en un sòlid monoatòmic
  • El defecte Frenkel o parell de Frenkel és causat quan un ió es desplaça dins un lloc intersticial i crea una vacant.
  • Les impureses ocorren perquè els materials no són mai purs al 100%. En el cas d'impuresa, l'àtom sovint s'incorpora al cristall en un lloc atòmic regular. No és ni un lloc vacant ni un lloc intersticial i s'anomena un defecte substitucional i n'hi ha diferents tipus (isovalents, al·lovalents).
  • Defectes antilloc (Antisite defects)[5][6] ocorren en un aliatge ordenat o compst quan àtoms de diferents tipus bescanvien les posicions.
  • Defectes topològics, que són regions en un cristall on l'ambient d'enllaços químics normal és topològicament diferent del dels seus voltants, per exemple en el grafè(on tots els àtoms es troben en anells de sis àtoms) si la làmina conté regions amb el nombre d'àtoms diferent de sis, mentre el total del nombre d'àtoms roman el mateix, es forma un defecte topològic.
Exemple de defectes en un sòlid compost (GaAs).
  • També els sòlids amorfs poden contenir defectes.[7]
  • Els complexos poden formar diferents tipus de defectes puntuals.

Defectes de línia[modifica | modifica el codi]

Els defectes de línia es poden descriure per les teories gauge.

  • Les dislocacions són defectes linears amb mala alineació d'alguns àtoms.[8]
Una dslocació de la vora, la línia de dislocació està en balu,el vector Burgers en negre.


  • Les desclinacions són defectes linears per addició sustracció d'un angle al voltant d'una línia. Juguen un paper en els cristalls líquids.

Defectes planars[modifica | modifica el codi]

  • Els limits granulosos són quan la direcció de la xarxa canvia bruscament.
  • Límits d'antifase que ocorren en aliatges ordenats.
  • Defectes d'apilament que ocorren en gran nombre d'estructures cristal·lines. .

Defectes de massa[modifica | modifica el codi]

  • Els buits són petites regions sense àtoms.
  • Les impureses es poden agrupar en el que sovint s'anomena precipitats.

Referències[modifica | modifica el codi]

  1. P. Ehrhart, Properties and interactions of atomic defects in metals and alloys,volume 25 of Landolt-Börnstein, New Series III, chapter 2, page 88, Springer, Berlin, 1991
  2. R. W. Siegel, Atomic Defects and Diffusion in Metals, in Point Defects and Defect Interactions in Metals, edited by J.-I. Takamura, page 783, North Holland, Amsterdam, 1982
  3. J. H. Crawford and L. M. Slifkin. Point Defects in Solids. New York: Plenum Press, 1975. 
  4. G. D. Watkins, Native defects and their interactions with impurities in silicon, in Defects and Diffusion in Silicon Processing, edited by T. Diaz de la Rubia, S. Coffa, P. A. Stolk, and C. S. Rafferty, volume 469 of MRS Symposium Proceedings, page 139, Materials Research Society, Pittsburgh, 1997
  5. Mattila, T; Nieminen, RM. «Direct Antisite Formation in Electron Irradiation of GaAs.». Physical review letters, vol. 74, 14, 1995, pàg. 2721–2724. Bibcode: 1995PhRvL..74.2721M. DOI: 10.1103/PhysRevLett.74.2721. PMID: 10058001.
  6. Hausmann, H.; Pillukat, A.; Ehrhart, P.. «Point defects and their reactions in electron-irradiated GaAs investigated by optical absorption spectroscopy». Physical Review B, vol. 54, 12, 1996, pàg. 8527. Bibcode: 1996PhRvB..54.8527H. DOI: 10.1103/PhysRevB.54.8527.
  7. Lieb, Klaus-Peter; Keinonen, Juhani. «Luminescence of ion-irradiated α-quartz». Contemporary Physics, vol. 47, 5, 2006, pàg. 305. Bibcode: 2006ConPh..47..305L. DOI: 10.1080/00107510601088156.
  8. J. P. Hirth and J. Lothe. Theory of dislocations. 2. Krieger Pub Co, 1992. ISBN 0894646176. 

Bibliografia[modifica | modifica el codi]