Boletín de la Sociedad Española de Cerámica y Vidrio (Feb 2004)
Calor específico a bajas temperaturas de alcoholes sólidos vítreos y cristalinos
Abstract
We present and discuss in this work specific-heat experiments at low temperature that we have conducted on different molecular (hydrogenbonded) glasses and crystals. Specifically, we have measured the low-temperature specific heat Cp(T) for a set of solid alcohols: normal and fully-deuterated ethanol, 1−and 2−propanol, and glycerol. Ethanol exhibits a very interesting polymorphism presenting three different solid phases at low temperature: a fully-ordered (monoclinic) crystal, an orientationally-disordered (cubic) crystal or “orientational glass”, and the canonical (amorphous) structural glass. By measuring and comparing the low-temperature specific heat of the three phases, in the boson peak range, 2−10 K, as well as in the tunneling-states range, below 1K, we are able to provide a quantitative confirmation that “glassy behavior” is not an exclusive property of amorphous solids. On the other hand, propanol is the simplest monoalcohol with two different stereoisomers (1−and 2−propanol), which allows us to study directly the influence of the spatial rearrangement of atoms on the universal properties of glasses. We have measured the specific heat of both isomers, finding a noteworthy quantitative difference between them. Finally, low-temperature specific-heat data of glassy and crystalline glycerol have also been obtained.<br><br>En este trabajo, presentamos y discutimos experimentos de calorimetría a bajas temperaturas que hemos realizado en diferentes vidrios y cristales moleculares (de puentes de hidrógeno). En concreto, hemos medido el calor específico a bajas temperaturas Cp(T) para un conjunto de alcoholes sólidos: etanol normal y completamente deuterado, 1−y 2−propanol, y glicerol. El etanol presenta un muy interesante polimorfismo, con tres fases sólidas diferentes a bajas temperaturas: un cristal estable perfectamente ordenado (monoclínico), un cristal (cúbico) con desorden orientacional o “vidrio orientacional”, y el vidrio estructural canónico (amorfo). Midiendo y comparando el calor específico a bajas temperaturas de las tres fases, en el rango de temperaturas del pico bosónico (2−10 K) así como en el de los estados de tuneleo por debajo de 1K, hemos podido proporcionar una confirmación cuantitativa de que el “comportamiento vítreo” no es una propiedad exclusiva de los sólidos amorfos. Por otra parte, el propanol es el monoalcohol más sencillo que cuenta con dos estereoisómeros (1−y 2−propanol), lo que nos permite estudiar directamente la influencia de la organización espacial de los átomos en las propiedades universales de los vidrios. Hemos medido el calor específico de ambos isómeros, encontrando una notable diferencia cuantitativa entre ellos. Finalmente, también hemos obtenido el calor específico a bajas temperaturas del glicerol en sus fases vítrea y cristalina.
