Fosfato de galio
El fosfato de galio (GaPO4 u ortofosfato de galio) es un cristal trigonal incoloro con una dureza de 5,5 en la escala de Mohs. El GaPO4 es isotípico del cuarzo y posee propiedades muy similares, pero los átomos de silicio se sustituyen alternativamente por galio y fósforo, duplicando así el efecto piezoeléctrico. El GaPO4 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 GaPO4 no se encuentra en la naturaleza. Por lo tanto, se debe utilizar un proceso hidrotermal para sintetizar el cristal.
Modificaciones
El GaPO4, a diferencia del cuarzo, no posee transición de fase α-β, por lo que la estructura de baja temperatura (estructura similar al cuarzo α) del GaPO4 es estable hasta los 970 °C, al igual que la mayoría de sus otras propiedades físicas. Alrededor de los 970 °C se produce otra transición de fase que cambia la estructura de cuarzo bajo en otra estructura similar a la cristobalita.
Estructura
La estructura específica de GaPO4 muestra la disposición de tetraedros que consisten en GaO4 y PO4 que están ligeramente inclinados. Debido a la disposición helicoidal de estos tetraedros, existen dos modificaciones de GaPO4 con diferente rotación óptica (izquierda y derecha).
Fuentes
El GaPO4
no se encuentra en la naturaleza, por lo que debe producirse de forma sintética. Actualmente, sólo 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 los 300 °C). A partir de 1994 fue posible sustituir estos grandes sensores por otros miniaturizados, no refrigerados, basados en GaPO4. Otras propiedades excepcionales del GaPO4 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 resonadores masivos, este cristal presenta cortes compensados por temperatura de hasta 500 °C y tiene factores Q comparables con el cuarzo. Debido a estas propiedades del material, el GaPO4 es muy adecuado para sensores de presión piezoeléctricos a altas temperaturas y para microbalanzas de alta temperatura.
Literatura
- Gautschi, Gustav (2013-06-29). Piezoelectric Sensores: Aceleración de presión de la fuerza y sensores de emisiones acústicas Materiales y amplificadores. Springer. ISBN 978-3-662-04732-3.
Enlaces externos
- hoja de datos