Defectos intersticiales en los cristales: ¿"configuraciones de alta energía"?

Question

En el artículo de Wikipedia sobre defectos cristalográficos un tipo de defecto de punto conocido como defecto intersticial se describe como sigue:

Los defectos intersticiales son átomos que ocupan un lugar en la estructura cristalina en el que normalmente no hay ningún átomo. Suelen ser configuraciones de alta energía. Los átomos pequeños (en su mayoría impurezas) de algunos cristales pueden ocupar los intersticios sin alta energía, como el hidrógeno en el paladio.

¿Qué se entiende aquí por "configuraciones de alta energía"? Si estos defectos poseen una "configuración de alta energía", entonces parece que sería difícil que se produjeran? Si es así, ¿cómo se producen estos defectos (de dónde obtienen la energía para producirse)?

Agradecería mucho que la gente se tomara la molestia de aclarar esto.

Answer 1

Sí, los defectos intersticiales aumentan la energía potencial, como se indica en Wikipedia : "En los defectos intersticiales tres o más átomos pueden compartir un sitio de la red, aumentando así su energía total". Véase Física en StackExchange para una explicación de la energía potencial en los cristales.

¿Cómo pueden formarse? Un ejemplo es durante la cristalización rápida, cuando no hay tiempo suficiente para que los átomos se separen. Se trata de un defecto "congelado". Si se calienta y se enfría de nuevo, el defecto puede excluirse y se forma un cristal más perfecto. Esta es la base de la refinación de la zona , Proceso Czochralski y depuración de la zona de flotación , donde extremadamente El lento crecimiento de los cristales da tiempo a que las impurezas sean expulsadas.

Por otro lado, se puede intencionar inducir defectos intersticiales mediante el plegado, el calentamiento y el enfriamiento repetidos para hacer que los metales sean más duros y resistentes, como Wootz o acero de Damasco . Es fácil ver cómo este laborioso proceso requiere energía para introducir los defectos.