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Estructura cristalina revelada: ¿Por qué la familia de cristales hexagonales es tan única?
En cristalografía, la familia de cristales hexagonales es una de las seis familias de cristales, que cubren dos sistemas cristalinos (hexagonal y trigonal) y dos sistemas reticulares (hexagonal y romboédrico). Aunque a menudo se confunde, el sistema cristalino trigonal no es equivalente al sistema reticular romboédrico, y esto es particularmente importante en la familia de cristales hexagonales. Este artículo explorará la singularidad de la familia de cristales hexagonales y aprenderá sobre sus estructuras reticulares, sistemas cristalinos y sus aplicaciones en estructuras de múltiples elementos.
Estructura básica de la familia de cristales hexagonales
La familia de cristales hexagonales consta de 12 grupos de puntos, y al menos un grupo espacial tiene una red hexagonal como base. Hay un total de 52 grupos espaciales asociados cuyas dimensiones están definidas por la red de Bravais como hexagonales o romboédricas. Estas estructuras se caracterizan por sus simetrías, que están particularmente bien especificadas en los sistemas cristalinos.
La familia de cristales hexagonales es única no solo en su estructura, sino también en su simetría y potencial para aplicaciones en la ciencia de materiales.
Introducción al sistema reticular
La familia de cristales hexagonales consta de dos sistemas reticulares: hexagonal y romboédrico. Cada sistema de red consta de una red de Bravais. En el sistema cristalino hexagonal, el cristal suele estar representado por un cristal con dos ejes iguales (a y a) y un ángulo de inclusión (γ) de 120° y una altura (c) perpendicular a los dos ejes basales. Esta estructura hace que la celosía hexagonal sea más conveniente para aplicaciones prácticas.
Sistemas Cristalinos Hexagonales y Trigonales
Los dos sistemas cristalinos principales de la familia de cristales hexagonales incluyen el trigonal y el hexagonal. El sistema cristalino trigonal contiene cinco grupos de puntos con un único eje de rotación triple, mientras que el sistema cristalino hexagonal contiene siete grupos de puntos con un único eje de rotación séxtuple. Por ejemplo, los cinco grupos de puntos de un sistema cristalino trigonal corresponden a su grupo espacial, mientras que los siete grupos de puntos de un sistema cristalino hexagonal tienen 27 grupos espaciales designados como sistemas reticulares hexagonales.
El sistema cristalino trigonal es el único que tiene múltiples sistemas reticulares asociados, lo que resalta su complejidad en la estructura cristalina.
Estructura hexagonal compacta
El empaquetamiento cerrado hexagonal (hcp) es uno de los dos tipos de empaquetamiento atómico con mayor densidad. Se diferencia de la cúbica centrada en las caras (fcc) en que no es una red de Bravais sino un punto de red formado por dos átomos. Esta característica aporta un gran potencial de aplicación a la ciencia de materiales, especialmente en la investigación de metales y aleaciones.
Estructura de múltiples elementos
Los compuestos basados en la estructura de la familia de cristales hexagonales son relativamente comunes en la ciencia de materiales. Un ejemplo es la estructura Wurtzita, que representa la estructura B4 en cristalografía y tiene diversas aplicaciones, incluido el uso en semiconductores. La estructura de Wurtzita puede exhibir características no centrosimétricas, por lo que tiene excelentes propiedades como piezoelectricidad y termoelectricidad.
Una de las características sorprendentes de la estructura de Wurtzita es su falta de simetría de inversión, lo que hace que sus propiedades sean distintas de otras estructuras.
Conclusión
La singularidad de la familia de cristales hexagonales se refleja en su estructura compleja, su sistema cristalino cambiable y su fuerte potencial de aplicación. Esta familia de cristales muestra infinitas posibilidades, tanto en ciencia básica como en aplicaciones. En el futuro, ¿cómo utilizarán los científicos estas estructuras únicas para promover el progreso tecnológico?
