Características estructurales en torno a los canales iónicos en vidrios de óxido, su reconfiguración en el tiempo frente a la relajación estructural

Abstract

En los electrolitos sólidos los portadores de carga móviles suelen desplazarse mediante saltos (hopping). En general, el número de sitios disponibles para tales saltos excede el número de iones móviles. Los conductores iónicos sólidos con desorden estructural pueden ser cristalinos o no cristalinos. Cuando son estructuralmente desordenados, tanto sea en cristales como en vidrios suelen mostrar una respuesta a la que a menudo se hace referencia como "respuesta dinámica universal" (específicamente cuando se la observa en la permitividad y en la conductividad). En los últimos años, espectroscopistas y teóricos han buscado la posibilidad de rastrear estos fenómenos hasta un origen común en la que el desorden estructural y la interacción iónica fueron reconocidos como candidatos para una causa común. Al intentar resolver el problema observamos que el proceso de relajación del salto, siendo físicamente obvio y conceptualmente simple, da una explicación consistente para tal respuesta dinámica universal. Sobre la base del modelo continuos random network (CRN) propuesto por Zachariasen en 1932, y utilizando dispersión de rayos X para obtener de la estructura de un vidrio de sílice al agregar modificadores de red como por ejemplo Na2O, se encontró que el Na+ creaba los oxígenos denominados no puente (NBO). En 1985, Greaves fue un paso más allá y definió la red aleatoria modificada (MRN) en la que los cationes modificadores formaban los entonces llamados canales iónicos. Este modelo se usa aún hoy en día para explicar los procesos dinámicos de los portadores de carga y también, propiedades del material, como por ejemplo, la viscosidad reducida de los vidrios modificados que se atribuye a las fuerzas de cizalla que se supone que ocurre a lo largo de las interfaces entre los canales iónicos y regiones de la red covalente, entre muchas otras. Dada la importancia de comprender en mayor detalle sus características estructurales, en este trabajo usamos la dimensión finita y los grafos conexosralos (connected sparse graphs) para estudiar las particularidades de la matriz vítrea en torno a los canales iónicos en vidrios de metasilicato de litio y metasilicato de litio y potasio. Buscando revelar los cambios que llevan a su reconfiguración en el tiempo frente a la relajación estructural, la concentración de iones, la mezcla de iones y la temperatura.