econo

CIENCIAS NATURALES
Introducción. Sólidos cristalinos | Propiedades eléctricas de los materiales | Conductores electrónicos |
Conductores iónicos | Materiales piezoeléctricos y derivados | El color de los materiales | Absorción de la luz | Emisión
de la luz | El láser | Lo nuevo
Autores: Dra. Sara Aldabe Bilmes (UBA y CONICET) y Dr. Fabio Doctorovich (UBA y CONICET) | CoordinaciónAutoral: Dr. Alberto Kornblihtt
(UBA y CONICET)
MATERIALES CRISTALINOS
PROGRAMA
DE CAPACITACIÓN
MULTIMEDIAL
EXPLORA
LAS CIENCIAS EN EL MUNDO CONTEMPORÁNEO

EXPLORA

CIENCIAS NATURALES

INTRODUCCIÓN.
SÓLIDOS CRISTALINOS

© DoITPoMS Micrograph Library, University of Cambridge / Gran Bretaña

H CN

O F Na
Mg Si P
Cl K Ca
Ti Fe Cu
Ga Y Ag
I Ba W
Re Pb
Códigopara las imágenes 3D.

Visualización de dominios cristalinos en un acero por microscopía electrónica.


E
E
l mundo de los sólidos cristalinos

es muy amplio. Los encontramos en la naturaleza, en los minerales y rocas, donde algunos cristales son particularmente grandes, como en las piedras preciosas. También los encontramos en muchos de los objetos que nos rodean, en el acero o en elaluminio,en los que el material es un conjunto de dominios cristalinos "pegados" entre sí, como se ve en la imagen microscópica del acero.
Un sólido cristalino puede pensarse como un arreglo periódico de un grupo representativo de átomos, moléculas o iones. Esto nos permite construir un cristal mediante una estructura mínima, llamada celda unidad, que trasladamos por el espacio -como siconstruyéramos una pared azulejada a partir e un número mínimo de azulejos que se repiten-, y enfocarnos en un número pequeño de átomos, moléculas o
iones para describir sus propiedades.
La importancia tecnológica de los sólidos cristalinos está en relación con sus ropiedades eléctricas, ópticas o magnéticas que son distintivas de las estructuras periódicas y en base a las cuales se fabrican muchosdispositivos de la vida actual: láseres, dispositivos emisores de luz (LED), fotómetros, celdas solares, transistores, chips, pantallas de TV, transformadores, sensores e temperatura o de humedad.
Todas estas propiedades están relacionadas
con la estructura del material y
con la distribución de los electrones de
valencia de los átomos que forman
parte del cristal. Lo más interesante de
lossólidos cristalinos es que sus propiedades
se pueden alterar o sintonizar
controlando, mediante la síntesis,
la cantidad de defectos o de impurezas
en el cristal. Si bien los sólidos
cristalinos tienen muchos usos por
sus propiedades mecánicas, térmicas

o magnéticas, en este fascículo nos referiremos
sólo a las propiedades eléctricas
y ópticas. Esta elección se basa
en que enestas propiedades es donde
más se manifiesta la importancia de la
cristalinidad y de la sintonía por medio
de la síntesis. En ambos casos mostraremos
la relación entre la propiedad,
la estructura y la composición del sólido
y su aplicación en los llamados dispositivos
de estado sólidos, como los
empleados en microelectrónica o en
algunos láseres.

MATERIALES CRISTALINOSPROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LOS MATERIALES


as propiedades eléctricas están

relacionadas con el desplaza


miento de partículas cargadas: iones

y electrones. Este desplazamiento nor


malmente se manifiesta como una

corriente eléctrica, es decir, por el

transporte de partículas con carga a

través del material. Para que las partí


culas cargadas se desplacen es necesario entregar trabajo eléctrico, y lo

usual es referir esta energía como una

diferencia de potencial entre los extre


mos del material. Eso es lo que hace


mos cuando conectamos un equipo a

la red domiciliaria de energía eléctrica.

•
Conductores electrónicos: transportan
electrones a lo largo del material.
•
Conductores iónicos o electrolitos
sólidos:...