¿Cómo se pueden modelar razonablemente teóricamente los materiales policristalinos?

Muchas técnicas se enseñan en cursos avanzados de estado sólido, pero casi todas se derivan de materiales perfectamente cristalinos. Por ejemplo, la estructura de banda realmente solo aparece teóricamente cuando observa potenciales periódicos que son bastante grandes en al menos una dirección.

Pero en los experimentos, a menudo se termina usando materiales que son policristalinos (p. ej., una película evaporada). Entonces, solo es periódico en la medida en que los granos individuales que componen la muestra son periódicos, pero ambos son pequeños (si sus granos tienen ~ 1um de ancho, entonces realmente solo tiene 1000-10000 átomos en una dirección, por grano) y orientados aleatoriamente , lo que estropea cualquier teoría que yo sepa.

¿ Cómo se pueden analizar estos? ¿Es posible? ¿Qué teorías aún se pueden usar razonablemente y cuáles deben descartarse?

¡Gracias!

editar: Lo siento, me di cuenta de que esto podría ser un poco ambiguo. Sé que probablemente puedas modelarlos computacionalmente, pero me refiero a más analíticamente, no solo a la fuerza bruta.

Bueno, dependiendo de las escalas de longitud características del sistema, 1000-10000 átomos podrían ser más que suficientes para garantizar que cada grano contenga física "periódica" en su mayor parte. Sin embargo, no puedo decir mucho sobre los estados de borde. Además, la difracción de rayos X en muestras de polvo es un experimento extremadamente común y creo que los resultados solo se ven afectados marginalmente por la falta de cristal a granel (también conocido como el aumento del ancho de línea, pero no mucho más).

Respuestas (1)

No puedo dar una respuesta general, pero déjame darte un ejemplo. En el grafeno, los límites de grano se han modelado como dislocaciones. Su efecto sobre las propiedades de transporte se puede estimar a partir de un modelo de ecuación de Dirac (analítico), y estas estimaciones se pueden verificar computacionalmente, en este caso utilizando métodos de funciones de Green sin equilibrio.

Referencia: http://www.nature.com/nmat/journal/v9/n10/abs/nmat2830.html (o http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1007/1007.1703.pdf )