Fosfato de galio - Gallium phosphate
| GaPO 4 | |
|---|---|
| General | |
| Categoría | cristal |
| Fórmula química (o composición ) | GaPO 4 |
| Identificación | |
| Color | Claro |
| Sistema de cristal | Trigonal |
| Clase de cristal | 32 o D 3 ( moscas de Schön ) |
| Escote | Ninguna |
| Fractura | Concoidal |
| Escala de Mohs de dureza | 5.5 |
| Índice de refracción | n o = 1,605, n e = 1,623 |
| Pleocroísmo | Ninguna |
| Racha | Blanco |
| Densidad | 3570 kg / m 3 |
| Solubilidad | insoluble en pH = 5-8 |
| otras propiedades | |
| Piroelectricidad | Ninguna |
| Caracteristicas particulares | isotipo de cuarzo , efecto piezoeléctrico hasta 950 ° C (1742 ° F) |
El fosfato de galio (GaPO 4 o ortofosfato de galio) es un cristal trigonal incoloro con una dureza de 5,5 en la escala de Mohs . GaPO 4 es isotípico con el cuarzo , posee propiedades muy similares, pero los átomos de silicio se sustituyen alternativamente con galio y fósforo , duplicando así el efecto piezoeléctrico . GaPO 4 tiene muchas ventajas sobre el cuarzo para aplicaciones técnicas, como un coeficiente de acoplamiento electromecánico más alto en resonadores , debido a esta duplicación. A diferencia del cuarzo, el GaPO 4 no se encuentra en la naturaleza. Por lo tanto, se debe utilizar un proceso hidrotermal para sintetizar el cristal.
Modificaciones
GaPO 4 no posee, a diferencia del cuarzo, transición de fase α-β , por lo que la estructura de baja temperatura (estructura como α-cuarzo) de GaPO 4 es estable hasta 970 ° C, al igual que la mayoría de sus otras propiedades físicas. Alrededor de 970 ° C se produce otra transición de fase que cambia la estructura de cuarzo bajo a otra estructura similar a la cristobalita .
Estructura
La estructura específica de GaPO 4 muestra la disposición de tetraedros que constan de GaO 4 y PO 4 que están ligeramente inclinados. Debido a la disposición helicoidal de estos tetraedros, existen dos modificaciones de GaPO 4 con diferente rotación óptica ( izquierda y derecha ).
Fuentes
GaPO 4 no se produce en la naturaleza; por lo tanto, debe cultivarse sintéticamente. Actualmente, solo una empresa en Austria produce estos cristales comercialmente.
Historia e importancia técnica
Los sensores de presión basados en cuarzo deben enfriarse con agua para aplicaciones a temperaturas más altas (por encima de 300 ° C). A partir de 1994 fue posible sustituir estos grandes sensores por otros miniaturizados, no refrigerados, basados en GaPO 4 . Otras propiedades excepcionales de GaPO 4 para aplicaciones a altas temperaturas incluyen su efecto piezoeléctrico casi independiente de la temperatura y un excelente aislamiento eléctrico hasta 900 ° C. Para aplicaciones de resonador masivo, este cristal exhibe cortes compensados por temperatura de hasta 500 ° C mientras tiene factores Q comparables con el cuarzo. Debido a estas propiedades del material, GaPO 4 es muy adecuado para sensores de presión piezoeléctricos a altas temperaturas y para microbalanzas de alta temperatura .
Literatura
Gautschi, Gustav (29 de junio de 2013). Sensores piezoeléctricos: Materiales y amplificadores de sensores de emisión acústica y aceleración de presión de deformación de fuerza . ISBN 978-3-662-04732-3.