Dislocaciones En Cristales

Dislocaciones en cristales
Introducción
Las dislocaciones son uno de los defectos más importantes de los sólidos ya que pueden modificar notablemente las propiedades de los mismos. El objetivo de esta práctica es la observación de dislocaciones en un monocristal. Existen diversas técnicas, para observar las dislocaciones en los monocristales como por ejemplo la microscopía electrónica, con unagran resolución. Además existen otras técnicas macroscópicas que también permiten observar la presencia de las dislocaciones en los cristales. Una de estas técnicas es el ataque químico. Cuando un monocristal que contiene dislocaciones se sumerge en un medio que lo "ataca", se arrancan parte de los átomos de la superficie. El ritmo al que los átomos se arrancan puede ser distinto en las zonasdonde emergen las dislocaciones que en las zonas de la superficie donde no hay dislocaciones. Esto se debe a que en las zonas donde emergen las dislocaciones se producen deformaciones de la red debido a tensiones internas y la cohesión del cristal es menor; además pueden ser zonas de migración para las impurezas. Así, en estas zonas se forman unos “pozos”. Al arrancarse los átomos que tienen unamenor cohesión, el pozo de ataque adquiere una forma piramidal cuyas aristas nos indican las direcciones cristalográficas del monocristal.

Realización de la práctica
Los monocristales de haluros alcalinos muestran formas geométricas externas que concuerdan con su estructura atómica (normalmente cúbica) por lo que es fácil identificar las direcciones [100] y equivalentes. Así, realizamos un cortecon ayuda de una maza y una cuña a lo largo de una de estas direcciones. Para ello damos un golpe seco, de forma que el corte se propaga paralelo a los planos (100) que son los que presentan menor compactación. De esta forma se obtiene una superficie limpia del cristal. Este proceso recibe el nombre de exfoliación.

Para poder observar las dislocaciones necesitamos que la superficie del cristalesté limpia y libre de cualquier daño. Estas superficies son muy sensibles y se dañan con gran facilidad. La simple exposición a ambiente durante unas horas hace que la superficie se llene de impurezas, se absorban átomos y se ensucie, lo que impide observar las dislocaciones. Por ello, para obtener una superficie limpia procedemos a exfoliar el cristal justo antes de realizar las medidas.Normalmente resulta muy sencillo obtener una superficie plana (100) mediante la técnica de exfoliación en estos cristales debido a la estructura del cristal. Como se observa en la figura 1a, si tomamos un plano imaginario (100), los átomos que quedan separados por dicho plano, tienen carga opuesta y su atracción coulombiana los mantiene unidos. Sin embargo al realizar el golpe seco, desplazamos unplano respecto al otro, de forma que los átomos enfrentados son del mismo signo, lo que conduce a la separación y la formación de una nueva superficie (ver figura 1b).
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Figura 1. En un cristal de LiF o NaCl, los átomos separados por un plano (100) tienen carga opuesta y la fuerza coulombiana los atrae. Al desplazar una parte del cristal (mediante un golpe seco), quedan enfrentados átomos dela misma carga. La repulsión coulombiana, hace que el cristal se separe en dos.


IMPORTANTE: Una vez exfoliado el cristal es muy importante tratar el mismo con la máxima precaución, en especial la cara exfoliada.

• Parte 1

Sobre la cara exfoliada, realizamos algunas indentaciones que provocaran la creación de dislocaciones en el cristal. Las indentaciones consisten en clavar unapunta dura (en nuestro caso una aguja). Una vez indentado el cristal, se observa en el microscopio óptico identificando las huellas de las indentaciones.

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Figura 2: Imagen de microscopia óptica de una huella de indentación en una superficie de NaCl
Posteriormente se ataca el cristal químicamente. Nosotros utilizaremos como medio de ataque una disolución de cloruro férrico...