En la ciencia de los materiales , los materiales paracristalinos se definen como aquellos que tienen un ordenamiento de corto y medio alcance en su red (similar a las fases de cristal líquido ) pero que carecen de un ordenamiento de largo alcance similar al cristal al menos en una dirección. [1]
Las palabras "paracristalinidad" y "paracristal" fueron acuñadas por Friedrich Rinne en el año 1933. [2] Sus equivalentes alemanes, por ejemplo "Parakristall", aparecieron impresos un año antes. [3] Se formuló una teoría general de los paracristales en un libro de texto básico, [4] y luego varios autores la desarrollaron y refinaron.
La definición de Rolf Hosemann de un paracristal ideal es: "La distribución de la densidad electrónica de cualquier material es equivalente a la de un paracristal cuando existe para cada bloque de construcción un punto ideal, 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 red espacial "borrosa", que debe considerarse un paracristal". [5]
El orden es la regularidad con la que los átomos aparecen en una red predecible, medida desde un punto. En un material perfectamente cristalino y altamente ordenado, o monocristal , la ubicación de cada átomo en la estructura se puede describir con exactitud midiendo desde un único 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 a partir de ahí. La distancia a la que se pueden predecir las ubicaciones de los átomos se conoce como longitud de correlación . Un material paracristalino exhibe una correlación en algún lugar entre el completamente amorfo y el completamente cristalino.
La fuente principal y más accesible de información sobre la cristalinidad es la difracción de rayos X y la criomicroscopía electrónica [6], aunque pueden necesitarse otras técnicas para observar la estructura compleja de los materiales paracristalinos, como la microscopía electrónica de fluctuación [7] en combinación con el modelado de la densidad de estados [8] 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 materiales a escala nanométrica, como los sólidos de puntos cuánticos . [9]
La dispersión de rayos X, neutrones y electrones en paracristales se describe cuantitativamente mediante las teorías del paracristal ideal [10] y real [11] .
Las diferencias numéricas en los análisis de experimentos de difracción basados en cualquiera de estas dos teorías de paracristalinidad a menudo se pueden ignorar. [12]
Al igual que los cristales ideales, los paracristales ideales se extienden teóricamente hasta el infinito. Los paracristales reales, por otra parte, siguen la ley α* empírica [13] , 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 están compuestos entonces de microparacristales [14] .
El modelo paracristalino 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 puntos cuánticos y biomembranas. [15]
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