Fusión de sólidos y vacancias: estudio mediante caminatas aleatorias

Abstract

La fusión de materiales, es decir, el paso de un solido cristalino a un estado liquido es un proceso que aún se encuentra en estudio tanto desde punto teórico como experimental. No existe aún una teoría fundamental que permita predecir, a partir de sus componentes cual es la temperatura de fusión de un solido. Sin embargo, pareciera que un ingrediente fundamental de dicha teoría seria el proceso de difusión de los ´átomos en el sistema cuando se inicia la fusión, considerando los defectos de la red, como dislocaciones y vacancias. En esta tesis se estudian los efectos de las vacancias y vibraciones atómicas en la fusión de un solido, y cómo la temperatura de fusión y la temperatura de sobrecalentamiento se ven influidas por estas. Este estudio se desarrolla modelando los ´átomos como caminantes aleatorios en una red periódica y comparando nuestros resultados con los obtenidos con las técnicas de dinámica molecular. Otro aspecto estudiado es cómo se produce el colapso de la estructura cristalina del solido y pasa a la fase liquida, este proceso se representa mediante un modelo probabilístico en donde a medida que aumenta la temperatura de fusión, aumenta la difusión atómica y eso significa un daño para el cristal. Es esta acumulación continua de daño la que llegada a un punto umbral desencadena el colapso del sólido.