Dispersión desde superficies rugosas

La dispersión por rugosidad superficial o por rugosidad interfacial es la dispersión elástica de partículas contra una superficie sólida rugosa o una interfaz imperfecta entre dos materiales diferentes. Este efecto se ha observado en sistemas clásicos, como la dispersión de micropartículas , ^{[ 1 ]} así como en sistemas cuánticos , donde se manifiesta en dispositivos electrónicos, como transistores de efecto de campo y láseres de cascada cuántica . ^{[ 2 ]}

En el marco de la mecánica clásica , una superficie rugosa, como una superficie metálica mecanizada, aleatoriza la función de distribución de probabilidad que rige las partículas incidentes, lo que conduce a una pérdida neta de momento del flujo de partículas. ^{[ 3 ]}

En el marco de la mecánica cuántica , esta dispersión es más notable en sistemas confinados , en los que las energías de los portadores de carga están determinadas por las ubicaciones de las interfaces. Un ejemplo de tal sistema es un pozo cuántico , que puede construirse a partir de un sándwich de diferentes capas de semiconductor. Por lo tanto, las variaciones en el espesor de estas capas hacen que la energía de las partículas dependa de su ubicación en el plano de la capa. ^{[ 4 ]} Clasificación de la rugosidad en una posición dada,${\displaystyle \Delta _ {z}(\mathbf {r} )}$, es complejo, pero como en los modelos clásicos, algunos investigadores lo han modelado como una distribución gaussiana ^{[ 5 ]} Esta suposición puede formularse en términos del promedio de conjunto para alguna altura característica dada,${\displaystyle \Delta }$y longitud de correlación,${\displaystyle \Lambda }$, de tal manera que

${\displaystyle \langle \Delta _ {z}(\mathbf {r} )\Delta _ {z}(\mathbf {r'} )\rangle =\Delta ^{2}\exp \left(-{\frac {|\mathbf {r} -\mathbf {r'} |^{2}}{\Lambda ^{2}}}\right)}$

Dispersión selectiva  : En la dispersión selectiva, la dispersión depende de la longitud de onda de la luz.

Dispersión de Mie  : La teoría de Mie puede describir cómo interactúan las ondas electromagnéticas con partículas esféricas homogéneas. Sin embargo, una teoría para esferas homogéneas no logrará predecir los efectos de polarización. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Cuando el tamaño de las moléculas es mayor que la longitud de onda de la luz, el resultado es una dispersión no uniforme de la luz.

Dispersión lambertiana : Este tipo de dispersión se produce cuando una superficie tiene irregularidades microscópicas que dispersan la luz de forma perfectamente uniforme en todas las direcciones, lo que hace que parezca igualmente brillante desde todos los ángulos de visión.

Dispersión subsuperficial : Este tipo de dispersión se produce cuando la luz se dispersa dentro de un material antes de salir de la superficie en un punto diferente.

Dispersión isotrópica de cristales ( también conocida como difracción de polvo ) : Este tipo de dispersión se produce cuando cada orientación cristalina está representada por igual en una muestra en polvo. La difracción de rayos X de polvo (PXRD) se basa en la suposición de que la muestra está dispuesta aleatoriamente, de modo que cada plano estará representado en la señal.