Materiales cristalinos Dra. Sara Aldabe Bilmes

Materiales cristalinos

El 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 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 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, 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 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.

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 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 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 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 del sólido y su aplicación en los llamados dispositivos de estado sólidos, como los empleados en microelectrónica o en algunos láseres.

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