Fosfato de galio

El fosfato de galio (GaPO₄ _u ortofosfato de galio) es un cristal trigonal incoloro con una dureza de 5,5 en la escala de Mohs . El GaPO₄ _es isotípico con el cuarzo , ya que posee propiedades muy similares, pero los átomos de silicio se sustituyen alternativamente por galio y fósforo , duplicando así el efecto piezoeléctrico . El GaPO₄ _presenta muchas ventajas sobre el cuarzo para aplicaciones técnicas, como un coeficiente de acoplamiento electromecánico más elevado en resonadores , debido a esta duplicación. A diferencia del cuarzo, el GaPO₄ _no se encuentra en la naturaleza. Por lo tanto, es necesario utilizar un proceso hidrotermal para sintetizar el cristal.

A diferencia del cuarzo, el GaPO₄ no presenta transición de fase α-β _, por lo que su estructura a baja temperatura (similar a la del cuarzo α) _se mantiene estable hasta los 970 °C, al igual que la mayoría de sus demás propiedades físicas. Alrededor de los 970 °C se produce otra transición de fase que transforma la estructura de cuarzo a baja temperatura en otra estructura similar a la de la cristobalita .

La estructura específica del GaPO₄ _muestra una disposición de tetraedros formados por GaO₄ _y PO₄ _ligeramente inclinados. Debido a la disposición helicoidal de estos tetraedros, existen dos modificaciones del GaPO₄ _con diferente rotación óptica ( izquierda y derecha ).

El GaPO₄ no se encuentra en la naturaleza; por lo tanto, debe cultivarse sintéticamente. Actualmente, solo una empresa en Austria produce estos cristales a escala comercial _.

Los sensores de presión basados ​​en cuarzo deben refrigerarse con agua para aplicaciones a temperaturas elevadas (superiores a 300 °C). A partir de 1994, fue posible sustituir estos sensores de gran tamaño por otros miniaturizados y sin refrigeración, basados ​​en GaPO₄ _. Otras propiedades excepcionales del GaPO₄ _para aplicaciones a altas temperaturas incluyen su efecto piezoeléctrico prácticamente independiente de la temperatura y un excelente aislamiento eléctrico de hasta 900 °C. Para aplicaciones de resonadores de volumen, este cristal presenta cortes compensados ​​por temperatura de hasta 500 °C, con factores Q comparables a los del cuarzo. Gracias a estas propiedades del material, el GaPO₄ _es muy adecuado para sensores de presión piezoeléctricos a altas temperaturas y para microbalanzas de alta temperatura .

• Gautschi, Gustav (29 de junio de 2013). Sensores piezoeléctricos: materiales y amplificadores para sensores de fuerza, deformación, presión, aceleración y emisión acústica . Springer. ISBN 978-3-662-04732-3.

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