En cristalografía , una vacante es un tipo de defecto puntual en un cristal donde falta un átomo en uno de los sitios de la red . [2] Los cristales poseen inherentemente imperfecciones, a veces denominadas defectos cristalográficos .
Las vacantes ocurren naturalmente en todos los materiales cristalinos. A cualquier temperatura dada, hasta el punto de fusión del material, existe una concentración de equilibrio (relación entre los sitios vacantes de la red y los que contienen átomos). [2] En el punto de fusión de algunos metales, la relación puede ser aproximadamente 1:1000. [3] Esta dependencia de la temperatura se puede modelar mediante
donde N v es la concentración de vacantes, Q v es la energía requerida para la formación de vacantes, k B es la constante de Boltzmann , T es la temperatura absoluta y N es la concentración de sitios atómicos, es decir
donde m es la masa, N A la constante de Avogadro y M la masa molar .
Es el defecto puntual más simple. En este sistema, falta un átomo en su sitio atómico habitual. Las vacantes se forman durante la solidificación debido a la vibración de los átomos, la reordenación local de los átomos, la deformación plástica y los bombardeos iónicos.
La creación de una vacante se puede modelar simplemente considerando la energía necesaria para romper los enlaces entre un átomo dentro del cristal y sus átomos vecinos más cercanos. Una vez que ese átomo se retira del sitio de la red, se vuelve a colocar en la superficie del cristal y se recupera algo de energía porque se establecen nuevos enlaces con otros átomos en la superficie. Sin embargo, hay un aporte neto de energía porque hay menos enlaces entre los átomos de la superficie que entre los átomos del interior del cristal.
En la mayoría de las aplicaciones, los defectos de las vacantes son irrelevantes para el propósito previsto de un material, ya que son muy pocos o están espaciados en un espacio multidimensional de tal manera que la fuerza o la carga pueden moverse alrededor de la vacante. Sin embargo , en el caso de estructuras más limitadas, como los nanotubos de carbono , las vacantes y otros defectos cristalinos pueden debilitar significativamente el material. [4]
