Difetto

Fisica

Nella fisica dei solidi, imperfezione, localizzata o no, di un reticolo cristallino.

In cristallografia i cristalli perfetti, insiemi di atomi o molecole distribuiti in un reticolo regolare di punti fissi nello spazio, sono un’astrazione, utile per la classificazione e per lo studio in prima approssimazione delle sostanze cristalline, ma abbastanza lontana dalla realtà. Tutti i cristalli reali, naturali o preparati artificialmente, presentano alterazioni rispetto alla rigida simmetria e alla assoluta equivalenza con cui gli atomi o molecole sono distribuiti nel reticolo perfetto. Con d. (o stato difettivo) reticolare si indica, genericamente, ogni deviazione dalle norme geometriche di un reticolo perfettamente periodico.

La comprensione odierna della natura delle deviazioni dai cristalli perfetti cominciò nel 1928-29 quando L. Prandtl e U. Dehlinger suggerirono, indipendentemente l’uno dall’altro, che le proprietà meccaniche dei metalli cristallini fossero connesse con la presenza di d. reticolari lineari in tali cristalli. Nel 1934, G.I. Taylor, E. Orowan e M. Polanyi, lavorando indipendentemente, ipotizzarono che deviazioni lineari (➔ dislocazione) fossero responsabili della relativa facilità con cui i cristalli potevano essere deformati da certe sollecitazioni esterne. Circa nello stesso tempo A. Smekal osservò che la spiegazione di proprietà come la conducibilità elettronica e la diffusione richiedono d. di altra natura, cioè lo spostamento di atomi dalla loro posizione reticolare a causa dell’agitazione termica.

Differenti tipi di d. furono poi postulati per spiegare altre proprietà, per es. ottiche, dei cristalli. I d. puntiformi sono imperfezioni reticolari semplici che riguardano punti singoli nel cristallo: posti reticolari vacanti, o vacanze, in cui cioè manca un atomo, che si ottengono rimuovendo atomi dal reticolo cristallino, e atomi interstiziali, che sono atomi aggiuntivi in posizioni intermedie fra atomi che occupano gli appropriati posti nel reticolo. Questi d. sono talora creati a coppie quando un atomo passa dalla sua posizione normale a una posizione interstiziale, lasciando dietro di sé una vacanza: la coppia vacanza-atomo interstiziale che si crea in tal modo si chiama d. di Frenkel (1926). Questi difetti si formano per agitazione termica o, per es., quando un cristallo è bombardato con radiazioni (➔). In alcuni casi si possono avere vacanze isolate, per es. perché un atomo migra verso la superficie esterna del cristallo oppure è intrappolato in una dislocazione o in un altro difetto. Inoltre, sia vacanze, sia atomi interstiziali possono formarsi indipendentemente durante deformazioni plastiche dei cristalli. I concetti di vacanza e di atomo interstiziale furono per la prima volta introdotti per i cristalli ionici, al fine di spiegare la loro conducibilità elettrica. Altri tipi di imperfezioni reticolari legati a questi concetti sono i d. di Schottky (1930), costituiti da due vacanze di segno opposto; la vacanza di uno ione negativo con un elettrone legato (centro F); la vacanza di uno ione positivo con una lacuna positiva legata (centro V); vacanze di segno tale da compensare la carica in eccesso di atomi in posizione sostitutiva con valenza impropria; uno ione negativo interstiziale che ha catturato una lacuna positiva (centro H). Un altro tipo di d. puntiforme importante è quello costituito da atomi di impurezze che possono trovarsi nel cristallo. Tali atomi hanno influenza decisiva nel comportamento dei semiconduttori e dei fosfori, anche se presenti in numero molto minore degli atomi normali (per es., anche un atomo di impurezza ogni 10⁸ atomi del reticolo cristallino normale).

I d. lineari sono tipi di imperfezione costituiti da dislocazioni lungo linee della struttura cristallina che si hanno quando la periodicità del reticolo cristallino è interrotta in una certa direzione in un cristallo. Le dislocazioni sono molto importanti per quanto concerne le proprietà meccaniche dei cristalli. La deformazione plastica che un cristallo subisce a seguito di sollecitazioni esterne, rappresentabile come uno spostamento degli atomi che giacciono in un piano, relativo agli atomi che giacciono in un piano parallelo adiacente e che in un cristallo perfetto richiede una grande energia per vincere i potenziali interatomici, è grandemente favorita dalla presenza di dislocazioni. Pertanto la deformazione, per es. di scorrimento, avverrà prevalentemente su quei piani in cui la resistenza alla deformazione è diminuita dalla presenza di dislocazioni, e tale deformazione può essere vista come lo scorrimento di strati indeformati sottili (pacchetti di scorrimento). Lo spessore di questi pacchetti varia da cristallo a cristallo, ed è di solito dell’ordine di 10^–2-10^–4 mm. La presenza di regioni non deformate nel cristallo è provata dal comparire di strie di scorrimento, corrispondenti alle intersezioni dei piani di scorrimento con la superficie del cristallo. Se le dislocazioni prodotte mediante deformazioni continuate sono molte, esse, intersecandosi, ostacolano lo scorrimento dando alla fine luogo al fenomeno di diminuzione della plasticità detto di incrudimento.

Tra le imperfezioni reticolari che interessano piani o superfici, la categoria più importante è costituita dai bordi dei grani, cioè dalla superficie di confine tra due dei moltissimi individui cristallini (grani), disposti a caso, costituente un materiale policristallino.

In ottica, si dicono d. di un sistema imperfezioni del sistema stesso derivanti da imperfezioni di lavorazione dei diottri, da disomogeneità dei mezzi ottici ecc., e che non derivano, come accade per le aberrazioni del sistema, dalla forma geometrica dei diottri e dalle caratteristiche della luce.

In fisica nucleare, si dice d. di massa (Δm) di un nucleo la differenza fra la somma delle masse dei protoni e neutroni che lo costituiscono e la massa del nucleo stesso. Per un nucleo stabile il difetto di massa è positivo e, in base alla relazione massa-energia di Einstein, la quantità ΔE=Δm c², con c velocità della luce, rappresenta l’energia di legame del nucleo stesso, cioè l’energia da fornire al nucleo per scinderlo nei suoi costituenti (protoni e neutroni) o, equivalentemente, l’energia che viene rilasciata quando si forma il nucleo a partire dagli stessi costituenti isolati.

Medicina

Minorazione anatomica o funzionale che s’instaura in un individuo in esito a un qualsiasi processo morboso.

In psicopatologia, la condizione dello psicotico (per lo più schizofrenico paranoide) in cui, sia spontaneamente sia in seguito alla terapia, si è molto attenuata o è addirittura scomparsa la fase florida del disturbo (allucinazioni, disturbi primari del pensiero, deliri). Il d. si manifesta con ridotta capacità psicosociale oppure con tendenza al comportamento bizzarro, con il persistere di sintomi nevrotici freddi, cioè senza o con scarsa ansia, per lo più ossessivi, con marcata difficoltà di adeguamento alla concretezza quotidiana.