Difracción De Electrones

Difracción de electrones
La Difracción de electrones es una técnica utilizada para estudiar la materia haciendo que un haz de electrones incida sobre una muestra y observando el patrón de interferencia resultante. Este fenómeno ocurre gracias a la dualidad onda-partícula, que establece que una partícula de materia (en este caso el electrón que incide) puede ser descrita como una onda. Por estarazón, un electrón puede ser considerado como una onda muy similar al sonido o a ondas en el agua. Esta técnica es similar a la difracción de los rayos-X o la difracción de neutrones.
Utilización
La Difracción de electrones es frecuentemente utilizada en física y química de sólidos para estudiar la estructura cristalina de los sólidos. Estos experimentos se realizan normalmente utilizando unmicroscopio electrónico por transmisión (MET o TEM por sus siglas en inglés), o un microscopio electrónico por escaneo (MES o SEM por sus siglas en inglés), como el utilizado en la difracción de electrones por retro dispersión. En estos instrumentos, los electrones son acelerados mediante electrostática potencial para así obtener la energía deseada y disminuir su longitud de onda antes de que esteinteractúe con la muestra en estudio.
La estructura periódica de un sólido cristalino actúa como una rejilla de difracción, dispersando los electrones de una manera predecible. A partir del patrón de difracción observado es posible deducir la estructura del cristal que produce dicho patrón de difracción. Sin embargo, esta técnica está limitada por el problema de fase.
Aparte del estudio de loscristales, la difracción de electrones es también una técnica útil para el estudio de sólidos amorfos, y la geometría de las moléculas gaseosas.
Historia
La hipótesis de De Broglie, formulada en 1926, predice que las partículas también se comportan como ondas. De Broglie fórmula fue confirmada tres años después de electrones (que tienen una masa en reposo) con la observación de la difracción deelectrones en dos experimentos independientes. En la Universidad de Aberdeen , George Paget Thomson pasó un haz de electrones a través de una capa de metal delgado y observó los patrones de interferencia previsto. En Bell Labs Clinton Joseph Davisson y Lester Halbert Germer guiaron su haz a través de una red cristalina. Thomson y Davisson compartieron el Premio Nobel de Física en 1937 por sutrabajo.
Interacción electrónica con la materia

A diferencia de otros tipos de radiación utilizada en los estudios de difracción de los materiales, tales como rayos X y neutrones, los electrones son partículas cargadas e interactuar con la materia a través de la fuerzas de Coulomb. Esto quiere decir que los electrones incidentes sentir la influencia del núcleo atómico cargado positivamente y loselectrones circundantes. En comparación, los rayos X interactúan con la distribución espacial de los electrones de valencia, mientras que los neutrones son dispersados por los núcleos atómicos a través de la fuerza nuclear fuerte. Además, el momento magnético de neutrones no es cero, y por tanto también se dispersa por los campos magnéticos. Debido a estas diferentes formas de interacción, los trestipos de radiación son adecuados para diferentes estudios.
Intensidad del haz difractado
En la aproximación cinemática para la difracción de electrones, la intensidad del haz difractado esta dada por:
Aquí es la función de onda del haz difractado y es el llamado factor estructural que es dado por:
Donde es el vector de dispersión del haz difractado, es la posición de un átomo dentro de lacelda unidad,1 y es la capacidad de dispersión de un átomo, también llamado factor de forma atómico. El total es la suma de todos los átomos en la celda unidad.
El factor estructural describe la forma en que un haz de electrones será dispersado por los átomos de la celda unidad del cristal, tomando en cuenta las diferencias en la capacidad de dispersión de los elementos en el término . Dado que...