Karga negatiboko oinarrizko partikula subatomiko hau materiaren funtsezko osagaietariko bat da. Atomoa karga positiboko nukleo txikiak eta horren inguruan orbitatzen duten elektroiek osatzen dute. Atomo neutroan, elektroi negatiboek nukleoaren karga positiboa orekatzen dute. Elektroi-kopurua gehituz edo murriztuz gero, karga netoa sortzen da, eta atomoa ionizatuta dagoela esan ohi da.

Elektroi atomikoak materiaren propietate kimikoen eragile dira. Lotura kobalentean, atomoetako elektroien banaketa gertatzen da; lotura ionikoan, ordea, elektroien transferentziak eragiten du lotura.

Elektroiak hainbat fenomeno fisiko eta kimikoren jatorri dira. Eroale elektrikoetan, korronte elektrikoa elektroi-fluxuak sorrarazten du, elektroiak negatiboki kargatutako atomoetatik (anioiak) positiboki kargatutako atomoetara (katioiak) mugitzen baitira. Bero-garraioa ere, neurri handi batean, elektroien mugimenduak eragiten du.

Elektroiaren karga karga elektrikoaren unitatetzat jotzen da. Hala ere, elektroiaren karga oso txikia denez, karga elektrikoa coulomb (C) unitatearen bidez neurtzen da normalean. Elektroiaren karga e ikurraz adierazten da, eta 1,60 × 10–19 C ditu. Elektroiaren masa pausagunean, me, 9,11 × 10–31 kg da; hortaz, protoia baino 1.840 aldiz arinagoa da.

Historia

Elektroia J.J. Thomsonek aurkitu zuen 1897. urtean. Fisikari britainiar horrek izpi katodikoak elektroiez osatuta daudela erakutsi zuen, eta elektroiaren karga eta masaren arteko erlazioa neurtu zuen (atomo). 1909. urtean, R.A. Millikanek elektroiaren karga neurtu zuen. Emaitza biak bateratuz, elektroiaren masa ondoriozta daiteke. 1927an, Davisson eta Germen zientzialariek behatu zuten, abiadura handiko elektroi-izpiekin lanean ari zirela, elektroiek uhinen propietate den difrakzioa ager dezaketela. Aurkikuntza horrek L.D. de Broglieren hipotesia egiaztatu zuen: elektroiek —ordura arte partikulatzat hartzen zirenak— uhinen zenbait propietate ere badituzte (mekanika kuantiko). Elektroien uhin-propietateak elektroi-mikroskopioaren eta beste zenbait tresnen oinarri dira.

Elektroi-iturriak

Elektroi-kanoi deritzon gailuaren funtzioa energia handiko elektroi-sortak sortzea da. Elektroi-sortak erabilgarriak dira katodo-izpien hodietan eta beste hainbat tresnatan, hala nola mikroskopio elektroniko eta partikula-azeleragailuetan. Bi elektroi-iturri mota nagusi daude: elektroi-iturri termoionikoa eta eremu-igorpeneko elektroi-iturria.

Mikroskopio elektroniko gehienetan, elektroi-iturri termoionikoa erabiltzen da, sendoa eta nahiko merkea izateaz gain, huts handia egin behar ez delako. Elektroi-iturri mota honetan, filamentu katodiko bero batek elektroiak igortzen ditu, eta, katodoaren eta anodoaren artean aplikaturiko potentzial-diferentziaren eraginez, elektroiak azeleraturik higitzen dira anodorantz. Elektroiak anodoak duen zulo txiki batean ardazten dira, eta, ondorioz, elektroi-sorta dibergente bat sortzen da.

Eremu-igorpeneko elektroi-iturrian, metalezko filamentu baten gainean oso eremu elektriko bortitza (109 Vm-1) aplikatuz elektroiak ateratzea lortzen da. Igorpen-mota horren bidez, elektroi-sorta distiratsuagoak sortzen dira, baina oso huts handia egin beharra dago.

Aipagarria da, halaber, spinaren araberako polarizatutako elektroien iturria. Elektroi-iturri hori GaAs-aren fotoemisioan oinarritzen da, eta ekoizten duen spinaren arabera polarizatutako elektroi-sorta intentsitate handikoa da.

Aplikazioak

Transmisiozko mikroskopio elektronikoa (ingelesez, transmission electron microscope, TEM): mikroskopio honen oinarrizko funtzionamendua mikroskopio optikoarena bezalakoa da, baina argiaren ordez elektroiak erabiltzen dira. Elektroien uhin-luzera argiarena baino askoz txikiagoa denez, mikroskopio optikoaren kasuan baino milaka aldiz bereizmen handiagoa lor daiteke. Teknika honen bidez, materialen barnealdearen berri ematen duten bi dimentsioko irudiak lortzen dira.

Ekorketazko mikroskopio elektronikoa (ingelesez, scanning tunneling microscope, STM): mikroskopio honen bidez, gainazalak maila atomikoan behatzen dira. Punta eroalea gainazal metaliko edo erdieroale baten ondora hurbildu eta potentzial-diferentzia bat aplikatuz gero, elektroiek huts-tartea zeharkatu dezakete. Era honetan eragindako elektroi-korronteak gainazalaren egitura elektronikoari buruzko informazioa ematen du.

Energia txikiko elektroien difrakzioa (ingelesez, low energy electron diffraction, LEED): teknika honen bidez, gainazalen egitura kristalografikoa lor daiteke. Gainazala energia txikiko (10-200 eV inguru) elektroiekin erasotzen da, eta difraktatutako elektroiek gune distiratsuak sorrarazten dituzte pantaila fosforeszente batean. Pantailan agertzen diren gune distiratsuen arteko posizio erlatiboek gainazalaren kristal-egituraren berri ematen dute.

Islapenezko energia handiko elektroien difrakzioa (ingelesez, reflection high energy electron diffraction, RHEED): teknika honetan, energia handiko elektroiak erabiltzen dira gainazalen kristal-egitura aztertzeko. Elektroiek gainazalaren aurka oso angelu txikia osatuz talka egiten dute, eta, beraz, laginaren gainazaleko geruzari buruzko informazioa soilik lor daiteke.

Beste zenbait teknika: elektroi-litografia; elektroi-soldadura (welding).