dominio antifase (APD) es un tipo de defecto cristalográfico en el que los átomos en una región de un cristal se configuran en el orden opuesto a los del sistema de celosía perfecto . En otras palabras, una APD es una región formada por defectos antisitos de una red primaria . Fundamentalmente, los cristales a cada lado de un límite de dominio antifase están relacionados por una traducción, en lugar de una reflexión (un gemelo de cristal ) o una inversión (un dominio de inversión). En general, las APD forman límites antifásicos (APB) con la red primaria. La confusión entre los dominios de inversión y los dominios antifásicos es común, incluso en la literatura publicada, y particularmente en el caso de GaAs cultivados en silicio. (Se forman defectos similares en GaN en el silicio, donde se identifican correctamente como dominios de inversión). Un ejemplo se ilustra en el diagrama acontinuación. [1]
Figura 1. Área resaltada que muestra un dominio de inversión, llamado incorrectamente un dominio antifase, en GaAs en Si.
La región sombreada, B, es un ejemplo de un APD. En la figura, los GaAs se cultivan en una superficie desorientada de Si (los detalles no se tratan aquí). La mala orientación hace que los átomos de Ga y As en la región B estén en sitios opuestos en comparación con la matriz cristalina. La presencia del APD da como resultado que los sitios 1, 1 ', 2, 2', 3, 3 'de Ga estén unidos a los átomos de Ga en el APD para formar un APB.
En el estado de oxidación mixta, los materiales como la magnetita, los dominios antifase y los límites del dominio antifase pueden ocurrir como resultado de la ordenación de la carga aunque no haya cambios en las ubicaciones de los átomos. [2] Por ejemplo, la superficie de magnetita reconstruida (100) contiene pares alternos de Fe II y pares de Fe III en la primera capa subsuperficial. [2] Se puede formar un límite de dominio antifase si dos pares de Fe II subsuperficiales se encuentran cuando dos terrazas crecen juntas.
Asbestiform es un hábito de cristal . Describe un mineral que crece en un agregado fibroso de alta resistencia ala tracción , cristales flexibles, largos y delgados que se separan fácilmente. [1] El mineral asbestiform más común es el crisotilo, comúnmente llamado "asbesto blanco", una parte de filosilicato de magnesio del grupo serpentina . Otros minerales asbestiformes incluyen la riebeckita , un anfíbol cuya forma fibrosa se conoce como crocidolita o "asbesto azul", y el asbesto marrón, una serie de soluciones sólidas de cummingtonita-grunerita.
el factor de empaquetamiento atómico (APF), la eficiencia de empaquetamiento o la fracción de empaquetamiento es la fracción de volumen en una estructura cristalina que está ocupada por partículas constituyentes. Es una cantidad sin dimensiones y siempre menor que la unidad. En los sistemas atómicos , por convención, el APF se determina suponiendo que los átomos son esferas rígidas. El radio de las esferas se toma como el valor máximo tal que los átomos no se superponen. Para los cristales de un componente (aquellos que contienen un solo tipo de partícula), la fracción de empaquetamiento se representa matemáticamente por
donde N partícula es el número de partículas en la celda unitaria, V partícula es el volumen de cada partícula y V celda unitaria es el volumen ocupado por la celda unitaria. Se puede probar matemáticamente que para las estructuras de un componente, la disposición más densa de los átomos tiene un APF de aproximadamente 0,74 (ver conjetura de Kepler ), obtenido por las estructuras compactas . Para estructuras de componentes múltiples (como con las aleaciones intersticiales), el APF puede exceder de 0,74.
El factor de empaquetamiento atómico de una celda unitaria es relevante para el estudio de la Ciencia de los Materiales , donde explica muchas propiedades de los materiales. Por ejemplo, los metales con un alto factor de empaquetamiento atómico tendrán una mayor "manejabilidad" (maleabilidad o ductilidad ), similar a la forma en que una carretera es más suave cuando las piedras están más juntas, lo que permite que los átomos de metal se desplacen entre sí con mayor facilidad.
Estructuras de cristal de un solo componente [ editar ]
Los empaquetamientos de esfera comunes adquiridos por los sistemas atómicos se enumeran a continuación con su fracción de empaquetamiento correspondiente.
- Hexagonal cerrado (HCP): 0.74 [1]
- Cúbica centrada en la cara (FCC): 0.74 [1] (también llamada cúbica de paquete compacto, PCC)
- Cúbico centrado en el cuerpo (BCC): 0.68 [1]
- Cúbico simple : 0.52 [1]
- Diamante cúbico : 0.34
La mayoría de los metales adoptan la estructura HCP, FCC o BCC. [2]
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Cúbico simple [ editar ]
![{\ displaystyle {\ begin {alineado} \ mathrm {APF} & = {\ frac {N _ {\ mathrm {atomos}} V _ {\ mathrm {atomo}}} {V _ {\ mathrm {unidad ~ celda}}}} = {\ frac {1 \ cdot {\ frac {4} {3}} \ pi r ^ {3}} {\ left (2r \ right) ^ {3}}} \\ [10pt] & = {\ frac {\ pi} {6}} \ approx 0.5236 \ end {alineado}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/12fc47d9bc8ad6df92c83e9480b4239a60d8f710)
Centrada en el cuerpo cúbico [ editar ]
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La celda unidad primitiva para la estructura de cristal cúbico centrada enel cuerpo contiene varias fracciones tomadas de nueve átomos (si las partículas en el cristal son átomos): una en cada esquina del cubo y un átomo en el centro. Debido a que el volumen de cada uno de los ocho átomos de la esquina se comparte entre ocho celdas adyacentes, cada celda BCC contiene el volumen equivalente de dos átomos (uno central y otro en la esquina).
Cada átomo de esquina toca el átomo central. Una línea que se dibuja desde una esquina del cubo a través del centro y hacia la otra esquina pasa por 4 r , donde r es el radio de un átomo. Por geometría, la longitud de la diagonal es un √ 3 . Por lo tanto, la longitud de cada lado de la estructura BCC puede relacionarse con el radio del átomo mediante
Sabiendo esto y la fórmula para el volumen de una esfera , es posible calcular el APF de la siguiente manera:
![{\ displaystyle {\ begin {alineado} \ mathrm {APF} & = {\ frac {N _ {\ mathrm {atomos}} V _ {\ mathrm {atomo}}} {V _ {\ mathrm {unidad ~ celda}}}} = {\ frac {2 \ cdot {\ frac {4} {3}} \ pi r ^ {3}} {\ left ({\ frac {4r} {\ sqrt {3}}} \ right) ^ {3 }}} \\ [10pt] & = {\ frac {\ pi {\ sqrt {3}}} {8}} \ approx 0.680 \, 174 \, 76 \,. \ End {alineado}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/976af720b9a03a2fb482c38a800bfcc229340fd1)
Hexagonal empaquetado [ editar ]
Para la estructura hexagonal cerrada, la derivación es similar. Aquí la celda unitaria (equivalente a 3 celdas unitarias primitivas) es un prisma hexagonal que contiene seis átomos (si las partículas en el cristal son átomos). De hecho, tres son los átomos en la capa media (dentro del prisma); Además, para las capas superior e inferior (en las bases del prisma), el átomo central se comparte con la celda adyacente, y cada uno de los seis átomos en los vértices se comparte con otras cinco celdas adyacentes. Entonces, el número total de átomos en la celda es 3 + (1/2) × 2 + (1/6) × 6 × 2 = 6. Cada átomo toca otros doce átomos. Ahora dejaser la longitud lateral de la base del prisma y ser su altura. Este último es el doble de la distancia entre las capas adyacentes, es decir , el doble de la altura del tetraedro regular cuyos vértices están ocupados por (digamos) el átomo central de la capa inferior, dos átomos adyacentes no centrales de la misma capa y un átomo de La capa intermedia "descansa" sobre las tres anteriores. Obviamente, el borde de este tetraedro es. Si , entonces su altura se puede calcular fácilmente para ser , y por lo tanto, . Entonces el volumen de la celda unitaria hcp resulta ser (3/2) √ 3 , eso es 24 √ 2 .
Entonces es posible calcular el APF de la siguiente manera:
![{\ displaystyle {\ begin {alineado} \ mathrm {APF} & = {\ frac {N _ {\ mathrm {atomos}} V _ {\ mathrm {atomo}}} {V _ {\ mathrm {unidad ~ celda}}}} = {\ frac {6 \ cdot {\ frac {4} {3}} \ pi r ^ {3}} {{\ frac {3 {\ sqrt {3}}} {2}} a ^ {2} c }} \\ [10pt] & = {\ frac {6 \ cdot {\ frac {4} {3}} \ pi r ^ {3}} {{\ frac {3 {\ sqrt {3}}} {2 }} (2r) ^ {2} {\ sqrt {\ frac {2} {3}}} \ cdot 4r}} = {\ frac {6 \ cdot {\ frac {4} {3}} \ pi r ^ {3}} {{\ frac {3 {\ sqrt {3}}} {2}} {\ sqrt {\ frac {2} {3}}} \ cdot 16r ^ {3}}} \\ [10pt] & = {\ frac {\ pi} {\ sqrt {18}}} = {\ frac {\ pi} {3 {\ sqrt {2}}}} \ approx 0.740 \, 480 \, 48 \,. \ end {alineado}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b0c9f6c6eac78b127ed3af192ade962b095d3761)
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