¿Transparente a qué? Si alguna parte del espectro electromagnético está sobre la mesa, el telururo de mercurio y cadmio ([matemática] Hg_ {1-x} Cd_xTe [/ matemática]), un semiconductor de separación de banda estrecha utilizado para ‘visión nocturna’ estaría allí (densidad un poco menos de 8.1g / cm ^ 3). Este material es transparente a infrarrojo a longitudes de onda de infrarrojo lejano, aunque el límite de transparencia exacto depende de la composición. (Para obtener información sobre qué hace que un material sea transparente, consulte la respuesta de Inna Vishik a Por qué el vidrio es transparente, pero muchos otros aislantes como los plásticos no lo son, o la respuesta de Inna Vishik a ¿Qué cualidades requieren los átomos de un material y el material en sí para material para ser transparente, por ejemplo, vidrio o agua? o la respuesta de Inna Vishik a ¿En qué se diferencian los sólidos transparentes de los opacos?)
Dejando a un lado la respuesta inteligente, esta es realmente una pregunta muy interesante porque la ‘densidad’ y la ‘transparencia’ son de alguna manera antitéticas. Puede crear un sólido denso utilizando elementos más pesados y empaquetándolos más juntos. Pero la transparencia óptica para un material a granel 3D requiere un intervalo de banda, que tiende a ocurrir en los sólidos donde cada átomo mantiene los electrones más cerca de sí mismos. De hecho, una forma confiable (pero experimentalmente difícil) de convertir un aislante transparente en un metal opaco es aplicando presión para que los átomos se acerquen entre sí (por ejemplo, se calcula que el agua debería convertirse en un metal si es aplastada por ~ 5x la presión en el centro de la tierra [1]).
No tengo una respuesta definitiva para el sólido más denso que sea transparente a la luz visible, pero puedo compartir mi estrategia para buscar uno. En nuestra vida cotidiana, la mayoría de los sólidos transparentes que encontramos son óxidos (por ejemplo, SiO2 o ‘vidrio’ o Y-ZrO2 o circonia cúbica), sólidos covalentes (por ejemplo, diamante) o sólidos iónicos (por ejemplo, NaCl o sal de mesa, o más). materiales ópticos especializados como CaF2). El uso de elementos más pesados tenderá a producir materiales que son más densos [2], pero también puede socavar la transparencia óptica (por ejemplo, pasar del carbono al silicio produce un sólido que ya no es transparente a la luz visible). Un punto más sutil es que las impurezas y los defectos pueden socavar la transparencia, por lo que, de manera realista, es probable que el material transparente más denso (en realidad) sea uno para el que existan técnicas de crecimiento cristalino bien establecidas que puedan excluir muchas impurezas y defectos. Con un vistazo rápido a algunos cristales disponibles industrialmente (centrándose en los óxidos de metales pesados) [3], descubrí que [math] CdWO_4 [/ math] (un material centelleador) tiene una densidad de 7.9 g / cm ^ 3 y [math ] Bi_4Ge_3O_ {12} [/ math] (otro material centelleador) tiene una densidad de 7.13 g / cm ^ 3. Esto sugiere que una estrategia aún mejor es buscar materiales centelleantes de alta Z (elemento pesado), y esto condujo a [matemática] Lu_2O_3 [/ matemática] que tiene una densidad de 9,4 g / cm ^ 3; Las imágenes en línea sugieren que es transparente.
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Notas al pie
[1] http://iopscience.iop.org/articl…
[2] WebElements Periodic Table “Density of solid” periodicidad
[3] MTI Corp – Proveedor líder de equipos de laboratorio y sustratos de cristal avanzados.
