Paracristallo

I materiali paracristallini o paracristalli vengono definiti come aventi disposizione a corto e a medio raggio nel loro reticolo (simile alle fasi del cristallo liquido) ma mancanti della disposizione a lungo raggio almeno in una direzione.^[1]

La disposizione è la regolarità in cui gli atomi appaiono in un reticolo prevedibile, come viene misurato da un punto. In un materiale altamente ordinato, perfettamente cristallino, o monocristallino, la posizione di ogni atomo nella struttura può essere descritta esattamente misurando da un'unica origine. Viceversa, in una struttura disordinata come un liquido o un solido amorfo, la posizione del primo e forse secondo più vicino può essere descritta da un'origine (con qualche grado di incertezza) e l'abilità di prevedere posizioni decresce rapidamente da lì verso l'esterno. La distanza in cui le posizioni atomiche possono essere previste viene riferita come lunghezza di correlazione $\xi$ . Un materiale paracristallino mostra correlazione da qualche parte tra il completamente amorfo e completamente cristallino.

La primaria, la fonte più accessibile di informazione sulla cristallinità è la diffrazione a raggi X, sebbene possano essere necessarie altre tecniche per osservare la struttura complessa di materiali paracristallini, come il microscopio elettronico a fluttuazione ^[2] in combinazione con la modellatura degli stati di densità ^[3] di stati elettronici e vibrazionali.

Modello paracristallino

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Il modello paracristallino è una revisione del modello della Rete Casuale Continua per prima proposto da W. H. Zachariasen nel 1932 ^[4]. Il modello paracristallino viene definito come altamente teso, i granuli microcristallini circondati da materiale completamente amorfo ^[5]. Questo è uno stato di energia più alto del modello di rete continuo. La distinzione importante tra questo modello e le fasi microcristalline è la mancanza di limiti granulari definiti e parametri di reticolo altamente tesi, che rendono i calcoli della dinamica reticolare e molecolare difficili. Una teoria generale dei paracristalli è stata formulata in un manuale di base ^[6] , e dunque ulteriormente sviluppata/perfezionata da vari autori.

Applicazioni

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Il modello paracristallino è stato utile, per esempio, nel descrivere lo stato di materiali semiconduttori parzialmente amorfi dopo deposizione. È stato anche applicato con successo ai polimeri sintetici, cristalli liquidi, biopolimeri ^[7]^[8], e biomembrane ^[9].

Note

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^ (EN) Voyles, et al. Structure and physical properties of paracrystalline atomistic models of amorphous silicon. J. Ap. Phys., 90(2001) 4437, doi: 10.1063/1.1407319
^ (EN) Biswas, P, et al. J. Phys.:Condens. Matter, 19 (2007) 455202, doi:10.1088/0953-8984/19/45/455202
^ (EN) Nakhmanson, Voyles, Mousseau, Barkema, and Drabold. Phys. Rev. B 63(2001) 235207. doi: 10.1103/PhysRevB.63.235207
^ (EN) Zachariasen, W.H., J. Am. Chem. Soc., 54(1932) 3841.
^ (EN) J.M. Cowley, Diffraction Studies on Non-Cryst. Substan. 13 (1981)
^ (EN) Hosemann R., Bagchi R.N., Direct analysis of diffraction by matter, North-Holland Publs., Amsterdam – New York, 1962
^ (EN) Bessel functions and diffraction by helical structures http://planetphysics.org/encyclopedia/BesselFunctionsAndTheirApplicationsToDiffractionByHelicalStructures.html^{[collegamento interrotto]}
^ (EN) X-Ray Diffraction Patterns of Double-Helical Deoxyribonucleic Acid (DNA) Crystals and Paracrystalline Fibers Copia archiviata, su planetphysics.org. URL consultato il 24 luglio 2009 (archiviato dall'url originale il 24 luglio 2009).
^ (EN) Baianu I.C., X-ray scattering by partially disordered membrane systems, Acta Cryst. A, 34 (1978), 751–753.