Física de sólidos
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Física de sólidos. Parte de la Física que se ocupa del estudio de la descripción atómica y de las propiedades que presentan los sólidos cuando se encuentran reunidos en una cantidad notable de átomos.
Inicios
La física clásica permitió clasificar los diferentes estados de la materia en: sólido, líquido y gaseoso y de acuerdo con sus propiedades eléctricas clasificarlos en conductores y aislantes, de acuerdo con sus propiedades magnéticas en diamagnéticos, paramagnéticos y ferromagnéticos y con respecto a sus propiedades ópticas en opacos o transparentes. Pero, no era posible explicar porqué la materia presentaba estos comportamientos.
La materia en estado sólido se presenta de diferentes formas, como sólidos cristalinos y amorfos, en una configuración de diferentes cristales con diferentes orientaciones, llamado policristal, cuasicristales que presentan propiedades diferentes a los cristales y son útiles ya que permiten otras aplicaciones prácticas, dependiendo si los átomos se ordenan de forma periódica o no.
Estudio
La Física del Estado Sólido estudia los sólidos cristalinos o cristales, los sólidos reales se presentan o bien como cristales con desorden estructural o defectos, impurezas o dislocaciones. Los cristales son sistemas compuestos por un número muy grande de átomos, del orden de 1023, que interactúan entre ellos.
Las interpretaciones y resultados acerca del uso y conocimientos del estado de la materia están íntimamente relacionados con la evolución de la Física, experimental o teórica. Debido a la complejidad del sistema a estudiar se debe implementar una metodología adecuada con el fin de entender sus propiedades y los mecanismos responsables de los fenómenos que los materiales presentan, como un resultado de estas interacciones internas y externos.
Para ello se cuenta con los conocimientos de la mecánica cuántica y la física estadística, apoyados en los trabajos realizados por la Física Atómica y Molecular y la Teoría cuántica de Campos.
Características
La Física del Estado Sólido es la base de la tecnología actual y permite entender la correlación entre las propiedades físicas macroscópicas y las características microscópicas de los materiales, con base en modelos y aproximaciones aplicados a los cristales, como un arreglo ordenado y perfecto de átomos.
La naturaleza provee con más de 100 elementos químicos que pueden cristalizar a medida que la temperatura disminuye. Para estudiar efectivamente las propiedades físicas de los cristales y estar en capacidad de explicar los fenómenos físicos propios de los materiales, se utiliza un método basado en teoría de perturbaciones llamado aproximación adiabática.
Los estados estacionarios de la energía del cristal se hallan considerando que los átomos se conforman de iones (un ión es un núcleo atómico mas los electrones más ligados a él) y de electrones del valencia, en lugar de considerarlo como se hace en la Física Atómica y Molecular, compuestos por núcleos y electrones.
Esta aproximación permite explicar las propiedades de transporte u ópticas, entre otros, que sería prácticamente imposible de resolver si la estructura más estable para la mayoría de los sólidos de la naturaleza no fuera como la del cristal idealizado. Esta metodología da las bases fundamentales para entender fenómenos colectivos como son el magnetismo y la superconductividad.
Actualidad
En los últimos años la física del estado sólido se ha expandido rápidamente en la implementación de nuevas teorías y creación de nuevos métodos de medición; el hallazgo de nuevos materiales con aplicaciones tecnológicas con propiedades excepcionales para una aplicación específica, son un testimonio de los progresos en esta área. Pero, es también importante tener en cuenta que para llegar a una utilización tecnológica se debe tener en cuenta además de sus propiedades, su costo.
Fuentes
- Características. Visitado el 10 de diciembre de 2012.
- Concepto. Visitado el 10 de diciembre de 2012.
