Estudio de la energía relativa de los bordes de grano en hielo aplicando microscopía confocal 3D

Abstract

La razón entre la energía libre de un borde de grano con la energía libre superficial (o energía relativa) puede ser determinada midiendo el ángulo diedro que se forma en la intersección de los bordes de grano con la superficie libre. En este trabajo las intersecciones de los bordes de grano con la superficie libre del hielo fueron copiadas por medio de réplicas plásticas y los detalles topográficos fueron revelados con un microscopio confocal 3D. Los valores de energía relativa fueron determinados para bicristales de hielo alta pureza y contaminados con cloruro de potasio (KCl), recocidas a -5°C y a -18°C, para bordes de grano tipo tilt y diferentes desorientaciones e inclinaciones del borde de grano. Todos los valores obtenidos fueron analizados y comparados usando la teoría de la red de sitios coincidentes.

The ratio of the grain boundary free energies to the surface free energies (or relative energy) can be determined by measuring the root angles of the grooves formed at the intersection of the grain boundary with the free surface. The grooves were copied by plastic replicas, and the topographic details were revealed with a laser confocal 3D microscope. Values of relative energies were determined for high purity and potassium chloride (KCl) doped ice bicrystals annealed at −5 and −18 °C for tilt-type grain boundaries with different misorientations and inclinations. All the obtained values were analyzed and compared using the coincidence site lattice theory.