PROTOCOLO PARA LA CRISTALIZACIÓN DE ADP...CONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018 CURSO...
Transcript of PROTOCOLO PARA LA CRISTALIZACIÓN DE ADP...CONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018 CURSO...
PROTOCOLO
PARA LA
CRISTALIZACIÓN
DE ADP
M.J. Mayayo. Departamento Ciencias de la TierraFacultad de CienciasUniversidad de Zaragoza
VAPOR
Conceptos de síntesis cristalina / factoresNutriente
Dopante
Semilla/s o superficies de crecimiento epitaxial
Tamaño de los dispositivos de crecimiento
Mecanismo de aporte continuado de nutriente
Estricto control de Tª, P y atmósfera
FUNDIDO SOLUCIÓN
CURSO PARA PROFESORES-ARAGÓNCONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
Resultado finalMonocristales
Agregados cristalinos
Películas delgadas
Cristales o agregados epitaxiales
Los métodos de síntesis en laboratorio imitan a la naturaleza
MÉTODOS DE SÍNTESIS
MÉTODOS DE SÍNTESIS
Células de efusión de Knudsen
Crecimiento epitaxial por haces moleculares (molecular beam epitaxy, MBE)
CURSO PARA PROFESORES-ARAGÓNCONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
Nutrientes “vaporizados” (iones)
Semillas: superficies para crecimiento epitaxial
Propagación de haces iónicos en ultra-alto vacío
Cristalización de yodo por sublimación:
https://www.youtube.com/watch?v=jX9pskbKSw0
VAPOR
GaAs dispositivos de transmisión de señales WIFI, GPS, telefonía…
Nanofibras de GaAs
MÉTODOS DE SÍNTESIS
CURSO PARA PROFESORES-ARAGÓNCONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
Metodo de Czochralski o del estiramiento
Si monocristalino para células fotoeléctricas
Láseres: YAG, rubí y alejandrita (BeAl2O4)
Nutriente en polvo
Fundido a Tª > 1000ºC
Semillas: pequeños monocristales
Crazy russian hacker: como hacer cristales de bismutohttps://www.youtube.com/watch?v=ObDL3hIGuIU
FUNDIDO
MÉTODOS DE SÍNTESIS
Solución hidrotermal
Nutriente SiO2 (+NaOH)
Semillas microcristales de cuarzo
Tª: nutriente 400ºC y semilla 300ºC
Presión: 107 kbar
CURSO PARA PROFESORES-ARAGÓNCONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
Solución acuosa simple
Monocristal de KDP (electro-óptico)
Sin instrumental sofisticado y a baja presión: Sal de la Rochelle, sulfato de cobre, nitrato de potasio, sulfato de sodio, bórax, carbonato de sodio, bicarbonato, halita, azúcar, ácido salicílico, alumbres y ... ADP
Monocristales de cuarzo
SOLUCIÓN
Material adicional necesario:
Una fuente de calor (placa calefactora)
Un recipiente de 1 litro que se pueda calentar
Un vaso de precipitados graduado
Utensilio para agitar (varilla de vidrio)
Material absorbente (papel secante)
Material aislante para asir el recipiente (guantes)
Termómetro de laboratorio
Balanza
Contenido del kit: Una bolsa con 300 gr de ADP Un vaso de plástico con tapaUna caja de poliestireno
CURSO PARA PROFESORES-ARAGÓN
ADP: NH4H2PO4
Amonio dihidrógeno fosfato
Fosfato monoamónico
►
►
CONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
PROTOCOLO DE CRISTALIZACIÓN DE ADP
Verter el contenido de la bolsa (300g)
en el recipiente elegido
Añadir 500ml de agua
Agitar
Calentar hasta la ebullición
Agitar de vez en cuando para favorecer
la disolución
CURSO PARA PROFESORES- ARAGÓN
EXPERIMENTO 1:concentración 300g/500ml = 600g/l
CONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
PROTOCOLO DE CRISTALIZACIÓN DE ADP
Pueden quedar insolubles
No es necesario filtrar la disolución
Apagar la fuente de calor y dejar enfriar <80ºC
Verter la disolución en el vaso de plástico que
estará dentro de la caja de poliestireno
Tapar el vaso y la caja y dejar reposar durante
dos o tres días
CURSO PARA PROFESORES- ARAGÓNCONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
PROTOCOLO DE CRISTALIZACIÓN DE ADP
EXPERIMENTO 1:concentración 300g/500ml = 600g/l
Se formará un agregado de cristales
Sacar el agregado de la disolución y eliminar
algunos cristales para dar la forma deseada
al agregado que servirá de semilla para un
posterior experimento.
¡¡Los cristales sobrantes pueden reciclarse!!
CURSO PARA PROFESORES- ARAGÓNCONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
PROTOCOLO DE CRISTALIZACIÓN DE ADP
EXPERIMENTO 1:concentración 300g/500ml = 600g/l
1500gr /3000ml
Un cubo y caja de poliestireno de 25x25x25 cm
Preparar la disolución y dejar enfriar <50ºC
Colocar la semilla en el recipiente
Verter la disolución en el recipiente que contiene la semilla
EXPERIMENTO 2:concentración 250g/500ml = 500g/l
CURSO PARA PROFESORES- ARAGÓN
Tras 7 días…
CONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
PROTOCOLO DE CRISTALIZACIÓN DE ADP
La disolución debe cubrir sobradamente la semilla para que esta pueda crecer bien hacia arriba
Si no se dispone de un recipiente lo suficientemente grande para calentar la disolución puede calentarse en dos (o más) recipientes y verter el contenido de ambos a la vez
No verter la disolución directamente sobre la semilla ya que se disolvería
El enfriamiento debe de ser lento y en reposo
CURSO PARA PROFESORES- ARAGÓNCONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
PROTOCOLO DE CRISTALIZACIÓN DE ADP
CURSO PARA PROFESORES- ARAGÓN
Experimento 1. Mayor concentración
nucleación → muchos cristales pequeños
Experimento 2. Menor concentración
nucleación baja o nula y crecimiento de la semilla
Disolución subsaturada:
disolución de la semilla y no hay nucleación
1
2
3
http://en.wikipedia.org/wiki/Solubility_table#A
Esta NO es la gráfica de solubilidad del ADP
El control de la concentración de la disolución es muy importante
CONCURSO DE CRISTALIZACIÓN EN LA ESCUELA 2017-2018
PROTOCOLO DE CRISTALIZACIÓN DE ADP