fisica del estado solido

Vista previa del material en texto

Física del estado sólido 
 
Unidad 1. La física del estado sólido y la ciencia de materiales 
 
La “Física del estado sólido” es una rama de la física de la materia condensada (que estudia 
a la materia que tiene moléculas muy juntas) que estudia las propiedades de los materiales 
solidos mediante la mecánica cuántica, la cristalografía, el electromagnetismo y la 
metalurgia física, además forma la base teórica de la ciencia de materiales. Estos estudios 
han sido el fundamento de las aplicaciones tecnológicas de la microelectrónica. La física 
del estado sólido se centra en el estudio de los cristales. 
 
“La ciencia e ingeniería de materiales” (CIM) es un campo interdisciplinario de la ciencia e 
ingeniería que estudia y manipula la composición y la estructura de los materiales a través 
de escalas de longitud para controlar las propiedades de los materiales a través de la síntesis 
y el proceso. En la ciencia de materiales el énfasis esta en las relaciones básicas entre la 
síntesis y el procesamiento, la estructura (a escala microscópica se le conoce como 
microestructura) y las propiedades de los materiales. En la ingeniería de materiales, el 
enfoque está en cómo convertir o transformar los materiales en dispositivos o estructuras 
útiles. En general si pudiéramos comprender todos los cambios que ocurren a escala 
microscópica comenzaríamos a descubrir diversas maneras de controlar las propiedades de 
los materiales. 
 
1.1. Clasificación de los materiales 
 
Los materiales se clasifican en cinco grupos 
 
1) Metales y aleaciones 
2) Cerámicas, vidrios y vidrios-cerámicos 
3) Polímeros (plásticos) 
4) semiconductores 
5) Materiales compuestos 
 
 
Materiales y aleaciones: Estos incluyen aceros, aluminios, magnesio, zinc, hierro colado, 
titanio, cobre y níquel. Una aleación es un metal que contiene adiciones de uno o más 
metales o no metales. 
 
Cerámicos: Pueden definirse como materiales cristalinos inorgánicos. La arena de playa y 
las rocas son ejemplos de cerámicos de estado natural. 
 
Vidrios y vidrios-cerámicos: El vidrio es un material amorfo, con frecuencia, aunque no 
siempre. El término amorfo se refiere a materiales que no poseen un arreglo regular y 
periódico de átomos. 
 
Polímeros: Por lo general son materiales orgánicos que son constituidos por cadenas largas 
de monómeros enlazados. 
 
Semiconductores: Son materiales que se encuentran entre los conductores y los aislantes, 
generalmente se utiliza el silicio, germanio y arsénico de galio. 
 
Materiales compuestos: Es la combinación de las propiedades de distintos materiales 
formando propiedades que no se encuentran en ningún material sencillo. 
 
1.2. Clasificación funcional de los materiales 
 
Los materiales se pueden clasificar basados en si la función más importante que 
desempeñan es mecánica (estructural), biológica, eléctrica, magnética y óptica. 
 
 
1.3. Clasificación estructural de los materiales 
 
El término “estructura” se refiere al arreglo de los átomos de un material. Materiales de 
“estructura cristalina” se refiere a los átomos del material que están ordenados de manera 
periódica. Materiales “amorfos” se refiere al arreglo de los átomos del material que no 
tienen un orden de largo alcance. Algunos materiales cristalinos pueden estar en forma de 
un cristal y se les conoce como “monocristales”, otros consisten en muchos cristales o 
granos y se les conoce como “policristalinos”.