Hispanopedia WikiEn física, un fasón es una forma de excitación colectiva que se encuentra en las estructuras cristalinas aperiódicas . Los fasones son un tipo de cuasipartícula : un fenómeno emergente de los sistemas de muchas partículas. El fasón también puede verse como un grado de libertad exclusivo de los cuasicristales. De manera similar a los fonones , los fasones son cuasipartículas asociadas con el movimiento atómico. Sin embargo, mientras que los fonones están relacionados con la traslación de los átomos, los fasones están asociados con el reordenamiento atómico . Como resultado de este reordenamiento, o modulación, las ondas que describen la posición de los átomos en el cristal cambian de fase; de ahí el término "fasón". En el lenguaje de la imagen del superespacio que se emplea comúnmente en la descripción de los cristales aperiódicos en los que la función aperiódica se obtiene mediante la proyección de una función periódica de dimensión superior, el desplazamiento del "fasón" puede verse como el desplazamiento de los puntos reticulares (de dimensión superior) en el espacio perpendicular. [1]
Los fasones pueden viajar más rápido que la velocidad del sonido dentro de materiales cuasicristalinos, lo que les otorga una conductividad térmica mayor que la de los materiales en los que la transferencia de calor se lleva a cabo solo por fonones. [2] Diferentes modos fasónicos pueden cambiar las propiedades materiales de un cuasicristal. [3]
En la representación del superespacio, los cristales aperiódicos pueden obtenerse a partir de un cristal periódico de mayor dimensión mediante proyección a un espacio de menor dimensión; esto se conoce comúnmente como el método de corte y proyección. Mientras que los fonones cambian la posición de los átomos en relación con la estructura cristalina en el espacio, los fasones cambian la posición de los átomos en relación con la estructura del cuasicristal y el superespacio de corte que lo define. Por lo tanto, los modos de fonón son excitaciones del espacio real "en el plano" (también llamado paralelo, directo o externo), mientras que los fasones son excitaciones del espacio perpendicular (también llamado interno o virtual). [4]
Los fasones pueden describirse en términos de la teoría hidrodinámica : al pasar de un fluido homogéneo a un cuasicristal, la teoría hidrodinámica predice seis nuevos modos que surgen de la ruptura de la simetría traslacional en los espacios paralelos y perpendiculares. Tres de estos modos (que corresponden al espacio paralelo) son modos de fonón acústico, mientras que los tres restantes son modos de fasón difusivos. En cristales modulados de forma inconmensurablemente uniforme, los fasones pueden construirse a partir de una superposición coherente de fonones de la estructura original no modulada, aunque esto no es posible para los cuasicristales [1] . El análisis hidrodinámico de los cuasicristales predice que, mientras que la relajación de la tensión de los fonones es relativamente rápida, la relajación de la tensión del fasón es difusiva y mucho más lenta. [5] Por lo tanto, los cuasicristales metaestables cultivados mediante enfriamiento rápido a partir de la masa fundida exhiben una tensión de fasón incorporada [6] asociada con desplazamientos y ensanchamiento anisotrópico de los picos de difracción de rayos X y electrones . [7] [8]
Véase también
Referencias
- ^ ab Fujiwara, T; Ishii, Y (2008). Cuasicristales . Elsevier. ISBN 978--0444-51418-9.
- ^ Laboratorio, Oak Ridge National. "Los neutrones revelan la clave para el extraordinario transporte de calor". phys.org . Consultado el 24 de febrero de 2023 .
- ^ Zyga, Lisa. "¿Cómo son los fasones?". phys.org .
- ^ de Boissieu M (marzo de 2019). "Ted Janssen y cristales aperiódicos". Acta Crystallographica Sección A . 75 (Pt 2): 273–280. doi :10.1107/S2053273318016765. PMC 6396404 . PMID 30821260.
- ^ Lubensky TC, Ramaswamy S, Toner J (diciembre de 1985). "Hidrodinámica de cuasicristales icosaédricos". Physical Review B . 32 (11): 7444–7452. Bibcode :1985PhRvB..32.7444L. doi :10.1103/physrevb.32.7444. PMID 9936890.
- ^ Tsai AP (abril de 2008). "Cúmulos icosaédricos, orden icosaédrico y estabilidad de los cuasicristales: una visión de la metalurgia". Ciencia y tecnología de materiales avanzados . 9 (1): 013008. Bibcode :2008STAdM...9a3008T. doi :10.1088/1468-6996/9/1/013008. PMC 5099795 . PMID 27877926.
- ^ Lubensky TC, Socolar JE, Steinhardt PJ, Bancel PA, Heiney AP (septiembre de 1986). "Distorsión y ensanchamiento de picos en patrones de difracción de cuasicristales". Physical Review Letters . 57 (12): 1440–1443. Bibcode :1986PhRvL..57.1440L. doi :10.1103/PhysRevLett.57.1440. PMID 10033450.
- ^ Yamada T, Takakura H, Euchner H, Pay Gómez C, Bosak A, Fertey P, de Boissieu M (julio de 2016). "Estructura atómica y modos fasónicos del cuasicristal icosaédrico de Sc-Zn". IUCrJ . 3 (Pt 4): 247–58. doi :10.1107/S2052252516007041. PMC 4937780 . PMID 27437112.
Freedman, B., Lifshitz, R., Fleischer, J. et al. Dinámica de fasones en cuasicristales fotónicos no lineales. Nature Mater 6, 776–781 (2007). https://doi.org/10.1038/nmat1981
Libros
- Steinhardt PJ, Ostlund S (1987). La física de los cuasicristales . Singapur: World Scientific. ISBN 978-9971-5-0226-3.
- Jaric MV, ed. (1988). Introducción a los cuasicristales . Aperiodicidad y orden. Vol. 1. Academic Press. ISBN 978-0-12-040601-2.
- Jaric MV, ed. (1989). Introducción a las matemáticas de los cuasicristales . Aperiodicidad y orden. Vol. 2. Academic Press. ISBN 978-0-12-040601-2.
- DiVincenzo DP, Steinhardt PJ, eds. (1991). Cuasicristales: el estado del arte . Direcciones en física de la materia condensada. Vol. 11. Singapur: World Scientific. ISBN 978-981-02-0522-5.
- Senechal M (1995). Cuasicristales y geometría . Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-57541-6.
- Patera J (1998). Cuasicristales y geometría discreta . Sociedad Matemática Americana. ISBN 978-0-8218-0682-1.
- Belin-Ferre E, Berger C, Quiquandon M , Sadoc A, eds. (2000). Cuasicristales . World Scientific Publishing Company. ISBN 978-981-02-4281-7.
- Trebin HR, ed. (2003). Cuasicristales: estructura y propiedades físicas . Wiley-VCH. ISBN 978-3-527-40399-8.
- Janssen T , Chapuis G, Boissieu (2018). Estructuras aperiódicas: de estructuras moduladas a cuasicristales . Oxford Science Publications. ISBN 978-0-19-882444-2.
- Fujiwara T, Ishii Y (2008). Cuasicristales . Singapur: Elsevier. ISBN 978-0-444-51418-9.