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 imperfecciones inherentes, a veces denominadas defectos cristalográficos .
Las vacantes se producen de forma natural en todos los materiales cristalinos. A cualquier temperatura dada, hasta el punto de fusión del material, existe una concentración de equilibrio (relación de sitios reticulares vacantes con respecto a los que contienen átomos). [2] En el punto de fusión de algunos metales, la relación puede ser de 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 ρ es la densidad, N A la constante de Avogadro y M la masa molar .
Es el defecto puntual más simple. En este sistema, falta un átomo de su sitio atómico regular. Las vacantes se forman durante la solidificación debido a la vibración de los átomos, la reorganización local de los átomos, la deformación plástica y los bombardeos iónicos.
La creación de una vacante se puede modelar de forma sencilla 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 reticular, se lo 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 una entrada neta de energía porque hay menos enlaces entre los átomos de la superficie que entre los átomos en el interior del cristal.
En la mayoría de las aplicaciones, los defectos de vacío son irrelevantes para el propósito previsto de un material, ya que son demasiado pocos o están espaciados a lo largo de un espacio multidimensional de tal manera que la fuerza o la carga pueden moverse alrededor del vacío. Sin embargo, en el caso de estructuras más restringidas como los nanotubos de carbono , los vacíos y otros defectos cristalinos pueden debilitar significativamente el material. [4]
