Mapas de distribución de enantiomorfos para metales y aleaciones metálicas
La determinación espacialmente resuelta de cuál de las dos variantes estructurales enantiomórficas -la zurda o la diestra- de una fase quiral está presente en un material policristalino es el objetivo de una publicación en Science Advances. Con la técnica basada en la difracción de retrodispersión de electrones (EBSD), esto se demuestra por primera vez para la estructura del elemento quiral β-Mn, para la cual no es posible determinar la lateralidad con los métodos habituales de difracción de rayos X.
Fragmentos equivalentes de las estructuras cristalinas de los enantiomorfos de β-Mn. Las disposiciones en forma de tornillo están formadas por átomos de manganeso en diferentes posiciones de Wyckoff (codificadas con colores).
MPI CPfS
La lateralidad es una propiedad de simetría que también presentan muchos objetos macroscópicos y que tiene una gran importancia, especialmente para la bioactividad de las moléculas orgánicas. La quiralidad también es relevante para las propiedades físicas o químicas, como la actividad óptica o la enantioselectividad de los sólidos cristalinos o sus superficies. En el caso de las fases metálicas quirales, la superconductividad no convencional y los estados magnéticos ordenados inusuales están vinculados a la quiralidad de la estructura cristalina subyacente. A pesar de esta conexión entre la quiralidad y las propiedades de un material, su detección suele ser difícil porque las variantes estructurales de la mano izquierda y la mano derecha pueden anularse mutuamente o, al menos, debilitar el efecto de la quiralidad.
No siempre es posible preparar materiales quirales que contengan sólo una de las dos variantes estructurales. Lo más frecuente es que ambas variantes estructurales estén presentes en un material policristalino. Por lo tanto, para las investigaciones sistemáticas, es importante poder determinar la lateralidad con una buena resolución espacial.
En el presente trabajo se demuestra que el método EBSD puede utilizarse para determinar la distribución de las variantes estructurales enantiomórficas no sólo en materiales policristalinos de fases multicomponentes, sino también para la estructura elemental quiral β-Mn. Por lo tanto, la diferencia entre las estructuras cristalinas multicomponentes y la estructura elemental es de especial importancia, ya que el método de difracción de rayos X, que se suele utilizar para determinar la lateralidad, no proporciona ninguna información de la lateralidad para una estructura elemental quiral como el β-Mn. Desde hace unos años, la EBSD (difracción de retrodispersión de electrones) es un método establecido para determinar la orientación local del cristal en un material policristalino mediante las líneas de Kikuchi. La investigación EBSD se lleva a cabo con un microscopio electrónico de barrido. Por tanto, es un método comparativamente sencillo para determinar las propiedades cristalográficas locales de un material policristalino. Las líneas de Kikuchi se forman por la difracción de los electrones en una superficie plana fuertemente inclinada. Sin embargo, los métodos convencionales para evaluar el patrón EBSD no permiten llegar a ninguna conclusión sobre la lateralidad de una fase. Sólo la consideración de la dispersión múltiple dinámica de electrones en los cálculos de simulación arroja diferencias en las líneas Kikuchi de los dos enantiomorfos. La asignación de la lateralidad se realiza sobre la base de la mejor concordancia del patrón experimental de EBSD con uno de los dos patrones simulados.
Estas investigaciones se llevaron a cabo en las fases β-Mn y en el compuesto multicomponente Pt2Cu3B, estrechamente relacionado desde el punto de vista estructural. La distribución de los enantiomorfos se determinó a partir del patrón EBSD para ambas fases, mientras que la difracción de rayos X en los cristales cortados con Xenón-FIB (haz de iones enfocado) permitió una asignación sólo para la fase ternaria. La determinación basada en la EBSD de la distribución de los enantiomorfos en un material policristalino simplifica significativamente la preparación de materiales con una lateralidad definida.
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