1.9: Otras superficies monocristalinas

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Aunque algunas de las estructuras superficiales metálicas más comunes han sido discutidas en secciones anteriores (1.2-1.4), existen muchos otros tipos de superficies monocristalinas que pueden ser preparadas y estudiadas. Estos incluyen

superficies de alto índice de metales
superficies monocristalinas de compuestos

Estos no se cubrirán en profundidad, pero a continuación se dan algunos ejemplos ilustrativos para darle un sabor de la complejidad adicional involucrada al considerar tales superficies.

Superficies de metales de alto índice

Las superficies de alto índice son aquellas para las que uno o más de los índices Miller son números relativamente grandes. Las superficies más estudiadas de este tipo son las superficies vecinales que se cortan en un ángulo relativamente pequeño con respecto a una de las superficies de índice bajo. Se puede considerar entonces que las superficies ideales consisten en terrazas que tienen una disposición atómica idéntica a la correspondiente superficie de bajo índice, separadas por etapas monoatómicas (escalones que son altos de un solo átomo).

Vista en perspectiva de la superficie fcc (775)

Como se vio anteriormente, la superficie ideal fcc (775) tiene una matriz regular de tales escalones y estos escalones son rectos y paralelos entre sí.

Ejercicio\(\PageIndex{1}\)

¿Cuál es el número de coordinación de un átomo escalonado en esta superficie?

Responder

El número de coordinación de los átomos en los pasos es 7

Justificación: Cada átomo escalonado tiene cuatro vecinos más cercanos en la capa superficial de átomos de terraza que termina en el escalón, y otros tres en la capa inmediatamente inferior; un total de 7. Esto contrasta con el CN de átomos superficiales en las terrazas que es 9.

Por el contrario, una superficie para la que difieren todos los índices de Miller no solo debe presentar escalones sino que también debe contener torceduras en los escalones. Un ejemplo de tal superficie es la superficie fcc (10.8.7), cuya geometría ideal se muestra a continuación.

Vista en perspectiva de la superficie fcc (10.8.7)

Ejercicio\(\PageIndex{2}\)

¿Cuál es el número de coordinación más bajo que exhibe alguno de los átomos en esta superficie?

Responder

El número de coordinación más bajo es 6 que es el exhibido por los átomos en las torceduras en los escalones.

Justificación: El número de coordinación más bajo lo exhiben los átomos “en el exterior” de las torceduras en los escalones. Dichos átomos tienen sólo tres vecinos más cercanos en la capa superficial de átomos de terraza que termina en el escalón, y otros tres en la capa inmediatamente inferior; un total de 6. Esto contrasta con los átomos superficiales en las terrazas que tienen un número de coordinación de 9 y los átomos de escalón normales que tienen un número de coordinación de 7.

Las superficies vecinales reales, por supuesto, no exhiben la matriz completamente regular de escalones y torceduras ilustradas para las estructuras superficiales ideales, pero sí exhiben este tipo de morfología de escalón y terraza. Los sitios especiales de adsorción disponibles adyacentes a las etapas son ampliamente reconocidos por tener características marcadamente diferentes a las disponibles en las terrazas y, por lo tanto, pueden tener un papel importante en ciertos tipos de reacción catalítica.

Superficies monocristalinas de compuestos

Las estructuras superficiales ideales de los planos de bajo índice de materiales compuestos se pueden deducir fácilmente de las estructuras a granel exactamente de la misma manera que se puede hacer para las estructuras metálicas básicas. Por ejemplo, la superficie de NaCl (100) que se esperaría de la estructura a granel se muestra a continuación:

Vista en perspectiva de la superficie de NaCl (100)

Además de la relajación y reconstrucción exhibidas por las superficies elementales, las superficies de los compuestos también pueden mostrar desviaciones de la estequiometría masiva debido a reacciones localizadas en la superficie (por ejemplo, reducción de superficie) y/o segregación superficial de uno o más componentes del material.