¿Cuál es la razón de la isotropía en los sólidos amorfos?

Question

En mi libro, se menciona que los sólidos cristalinos son anisotrópicos, mientras que los sólidos amorfos son isotrópicos en la naturaleza. La razón de esto se ha explicado (con un diagrama) de la siguiente manera:

Los sólidos cristalinos son anisotrópicos en la naturaleza, es decir, algunas de sus propiedades físicas como la resistencia eléctrica o el índice de refracción muestran diferentes valores cuando se miden a lo largo de diferentes direcciones en los mismos cristales. Esto se debe a la diferente disposición de partículas en diferentes direcciones. Dado que la disposición de partículas es diferente a lo largo de diferentes direcciones, el valor de la misma propiedad física se encuentra que es diferente a lo largo de cada dirección.

Por otro lado, los sólidos amorfos son isotrópicos en la naturaleza. Esto se debe a que no hay un orden de largo alcance en ellos y la disposición es irregular a lo largo de todas las direcciones. Por lo tanto, el valor de cualquier propiedad física sería el mismo a lo largo de cualquier dirección.

Mi pregunta es: la disposición similar de partículas en diferentes direcciones en los sólidos cristalinos da lugar a propiedades físicas diferentes. Entonces, ¿cómo puede la desordenación en los sólidos amorfos en todas direcciones dar lugar a las mismas propiedades físicas?

En otras palabras, ¿por qué los sólidos cristalinos tienen propiedades (como conductividad eléctrica, conductividad térmica, resistencia mecánica e índice de refracción) diferentes en diferentes direcciones, y los sólidos amorfos tienen estas propiedades iguales en todas las direcciones?

Answer 1

Suponga que las esferas en el dibujo son átomos.

En la segunda imagen, los átomos no están ordenadamente dispuestos. No importa dónde vaya en un cristal de un sólido amorfo, el desorden será el mismo. Dado que en cada dirección, el desorden es el mismo, las propiedades físicas a lo largo de cada dirección también son las mismas. Por lo tanto, los sólidos amorfos son isotrópicos.

En la primera imagen, la disposición es ordenada. Por lo tanto, cuando vaya en cualquier dirección, la disposición será diferente. También es evidente en los rectángulos mostrados en la imagen. Intente hacerlo usted mismo en un papel. Intente encontrar cualquier cuatro direcciones diferentes a lo largo de las cuales la disposición sea la misma.

PD: Ignora mis pobres habilidades para dibujar.

Answer 2

Lea el siguiente artículo de C.V. Raman que explica cómo existe la anisotropía estructural en sólidos amorfos y también da origen al fenómeno "Birrefringencia Estructural". Este es el primer y único artículo que habla sobre birrefringencia y anisotropía en sólidos amorfos.

Birrefringencia estructural en sólidos amorfos

Resumen:

Los resultados informados en una investigación previa con sílice vítreo ahora se muestran también ciertos para otros sólidos amorfos, incluyendo especialmente vidrios inorgánicos; además del conocido efecto fotoelástico, otro tipo de birrefringencia puede ser observado diferenciándose del primero tanto en sus orígenes como en sus características observables. Esta "birrefringencia estructural" surge de la anisotropía de la estructura presente en el sólido a causa de las circunstancias de su formación. Es conspicua en vidrio plano cuyo comportamiento óptico muestra tener una estructura altamente laminada, mientras que en vidrio moldeado se exhibe como rayas luminosas o láminas de diversas formas curvas.