Кристалічний стан і його класифікація
У навколишньому світі є величезна кількість речовин в кристалічному стані, яким притаманні багато вельми різноманітні властивості, що визначаються як різним внутрішньою будовою, так і природою атомів, що входять до їх складу. Взагалі кристалічний стан можна визначити як такий стан речовини, у якому складові його атоми, молекули або групи атомів (надалі будемо називати їх частками) розташовані строго періодично, утворюючи геометрично закономірну кристалічну структуру. Однак, незважаючи на спільність такого подання, кристалічні тіла в реальності можуть мати різні види [59].
а) Ідеальні монокристали
Як і будь-яка ідеалізація, ідеальні монокристали являють собою якусь модель, за допомогою якої легко уявити атомну будову кристалічного твердого тіла. В рамках цієї моделі має місце трансляційна симетрія в розташуванні частинок. Визначимо кристал як тіло, що складається з частинок, розташованих в просторової решітці так, що можна ввести три некомпланарних вектора елементарних трансляцій (переміщень). Переміщаючи кристал як ціле паралельно самому собі на вектор, де m, n і p – довільні цілі числа, ми можемо тим самим побудувати всю кристалічну решітку. Таким чином, ідеальний монокристал має властивість інваріантності щодо зміщення:, де – вектор, що зв’язує початок координат (прийняте у довільній частці) з будь-якої іншої часткою. Трансляційна симетрія в ідеальному монокристалле еквівалентна існуванню далекого порядку в розташуванні частинок.
б) Монокристали з дефектами
Дефекти – це порушення ідеального далекого порядку. За своїм характером вони поділяються на точкові, лінійні, плоскі і об’ємні.
Число дефектів в кристалі може бути як дуже мало, так і порівняно з числом атомів в системі. Наприклад, в сплавах металів такі дефекти викликані введенням в розплав основного металу різних компонентів. Залежно від концентрації дефектів в кристалічному матеріалі властивості його можуть кардинально мінятися. У цьому випадку можна говорити про збереження далекого порядку лише в середньому.
в) Полікристали
Це найбільш поширене в природі стан речовини. Полікристали складаються з великого числа різним чином орієнтованих малих кристалів (кристалітів), що представляють собою ідеальні монокристали або монокристали з дефектами. У них дальній порядок зберігається тільки в межах одного кристалітів.
г) “Двовимірні” квазіплоского системи
До таких тіл відносяться плівки або поверхневі шари, що виникають з тих чи інших причин на поверхні твердих тіл. Трансляційна симетрія в них має місце лише паралельно поверхні шару. Особливі властивості плівок обумовлені розходженням сил, що діють на їх зовнішню і внутрішню поверхні.
д) Квазікристали
Їх існування виявлено в 1984 році в сплаві алюмінію (Al) і марганцю (Mn), отриманому швидким (1000 К в 1 мс) охолодженням розплаву. Структурні одиниці в них являють собою кластери, що існують у вигляді ікосаедра з атомів Al, “вставлених” в вдвічі більші Ікосаедр з атомів Mn. Кластери розташовуються в просторі квазипериодический.
е) Фуллерени
Вперше фуллерен був змодельований групою вчених з США в 1985 році, а потім отриманий тими ж вченими експериментально випаровуванням графіту при високих (~) температурах. Фулерен являє собою сімейство кулястих замкнених порожнистих молекул вуглецю різних розмірів. Різні фулерени відрізняються числом атомів вуглецю в молекулі. Їх загальна хімічна формула, де n – кількість атомів вуглецю, утворюють дану молекулу фулерену. На сьогодні відомі фулерени
ж) Рідкі кристали
Рідкі кристали являють собою проміжні фази, що знаходяться в рідкому стані, які характеризується тільки ближнім порядком в розташуванні частинок, і одночасно володіють анізотропією (залежністю властивостей від напрямку), характерною для кристалів. Рідкі кристали існують в певному температурному інтервалі, нижче якого кристалізуються в цілком упорядкований кристал, а вище “плавляться” в ізотропну рідину. Вони є молекулярними речовинами і володіють структурної впорядкованістю, проміжної між кристалічною та рідинної.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)