Ingeniero En Minas

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LAS CIENCIAS EN EL MUNDO CONTEMPORÁNEO

PROGRAMA
DE CAPACITACIÓN
MULTIMEDIAL

CIENCIAS NATURALES

MATERIALES CRISTALINOS

Introducción. Sólidos cristalinos | Propiedades eléctricas de los materiales | Conductores electrónicos |
Conductores iónicos | Materiales piezoeléctricos y derivados | El color de losmateriales | 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) | Coordinación Autoral: Dr. Alberto Kornblihtt
(UBA y CONICET)

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EXPLORA CIENCIAS NATURALES

© DoITPoMS Micrograph Library, University of Cambridge / GranBretaña

INTRODUCCIÓN.
SÓLIDOS CRISTALINOS

H

C

N

O

F

Na
Visualización de dominios cristalinos en un acero por microscopía electrónica.

Mg

Si

P

Cl

K

Ca

Ti

Fe

Cu

Ga

Y

Ag

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Ba

W

Re

Pb

Código para las imágenes 3D.

E

l mundo de los sólidos cristalinos
es muy amplio. Los encontramos
en la naturaleza, en los minerales yrocas, 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 el aluminio,
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 gruporepresentativo de átomos, moléculas o
iones. Esto nos permite construir un
cristal mediante una estructura mínima, llamada celda unidad, que trasladamos por el espacio −como si construyéramos una pared azulejada a partir

de 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 delos
sólidos cristalinos está en relación
con sus propiedades eléctricas, ópticas
o magnéticas que son distintivas de
las estructuras periódicas y en base a
las cuales se fabrican muchos dispositivos de la vida actual: láseres, dispositivos emisores de luz (LED), fotómetros, celdas solares, transistores, chips,
pantallas de TV, transformadores, sensores de temperatura o de humedad.
Todasestas 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

los sólidos 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 tienenmuchos 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 en estas 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 delsólido y su aplicación en los llamados dispositivos de estado sólidos, como los
empleados en microelectrónica o en
algunos láseres.

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MATERIALES CRISTALINOS

PROPIEDADES ELÉCTRICAS DE LOS MATERIALES

L

as propiedades eléctricas están
relacionadas con el desplazamiento de partículas cargadas: iones
y electrones. Estedesplazamiento normalmente se manifiesta como una
corriente eléctrica, es decir, por el
transporte de partículas con carga a
través del material. Para que las partículas cargadas se desplacen es necesario entregar trabajo eléctrico, y lo
usual es referir esta energía como una
diferencia de potencial entre los extremos del material. Eso es lo que hacemos cuando conectamos un equipo a
la red...