Cristal individual

Un monocristal o material monocristalino es un material sólido que consta de un monocristal, formado a partir de una sola semilla. Por el contrario, un material policristalino o policristalino está formado por una multitud de pequeños cristales de diferente tamaño y orientación.

Excepcionalmente, se puede encontrar en la naturaleza, para berilo , cuarzo , yeso ; la mina Naica ( México ) contiene monocristales de yeso de hasta trece metros.

Las gemas y algunas otras gemas se cortan mediante clivaje mineral monocristalino .

Propiedades y aplicaciones

Las propiedades de la materia cristalina dependen de los patrones cristalinos (átomo, ensamblajes de iones, óxido, moléculas), su organización (naturaleza de la red cristalina ) y defectos . Entre estos defectos, la presencia de límites de grano , el límite entre los cristales dentro de la materia, juega un papel importante. Por tanto, un monocristal tiene propiedades que pueden diferir notablemente de las de los policristales:

• en general, un monocristal tiene propiedades anisotrópicas , mientras que un policristal puede ser más o menos isotrópico (si la orientación de los cristales es aleatoria, hay un efecto de promediado direccional);
• los monocristales se utilizan a menudo para estudiar las propiedades de la materia, ignorando los límites de los granos o para ver la influencia de la orientación de los cristales; los monocristales son, por tanto, en este sentido, un modelo simplificado de material policristalino;
• propiedades ópticas  : un monocristal, si sus caras son lisas y si es transparente, dará reflexión especular y refracción perfecta (por lo tanto no difusa), pudiendo observarse en algunos casos fenómenos de birrefringencia  ; se buscan propiedades ópticas por estética (caso de gemas), pero también para determinadas aplicaciones tecnológicas ( placa de retardo por ejemplo);
• propiedades quimicas  :
  • Difusión química  : los límites de los granos constituyen cortocircuitos de difusión, por lo que la difusión en un policristal es más rápida que en un monocristal.
  • reactividad: la estructura de los límites de los granos es diferente a la del núcleo del cristal, los límites de los granos son generalmente más reactivos, por ejemplo en el caso de corrosión ( corrosión intergranular ):
• mecánico  :
  • ciertos modos de fluencia involucran límites de grano, los monocristales generalmente resisten mejor las altas temperaturas; por ejemplo, algunas palas de turbinas de motores de aviones son monocristales;
  • la deformación plástica se realiza mediante densos planos cristalográficos de deslizamiento según direcciones densas, definiendo sistemas de deslizamiento; la capacidad de deformarse plásticamente depende, por tanto, de la orientación del monocristal con respecto a la tensión; además, los límites de los granos dificultan el desplazamiento de las dislocaciones , por lo que los policristales suelen tener un límite elástico más alto que los monocristales en función de la orientación de estos últimos ( ley de Hall-Petch );
• electrónica  : la microelectrónica utiliza propiedades de los semiconductores como la creación de pares de huecos entre electrones y electrones libres , la difusión de estos defectos y su recombinación; estos fenómenos están significativamente influenciados por los límites de los granos, por lo que nos enfocamos en tener componentes monocristalinos.

Referencias

1. Vocabulario de química y materiales, Términos, expresiones y definiciones publicados en el Diario Oficial, FranceTerme, 2018
2. Informe de Arte sobre los cristales gigantes de la mina Naica [1]

Ver también

• Cristal
• Policristal
• Silicio monocristalino