Vada volného místa - Vacancy defect

Elektronová mikroskopie volných míst síry v a jednovrstvá z disulfid molybdenu. Pravý kruh ukazuje na divacancy, tj. Atomy síry chybí jak nad, tak pod vrstvou Mo. Ostatní kruhy jsou jednotlivá volná místa, tj. Atomy síry chybí pouze nad nebo pod vrstvou Mo. Měřítko: 1 nm.[1]

v krystalografie, a volné místo je typ bodová vada v krystal kde atom chybí v jednom z mříž stránky.[2] Krystaly ze své podstaty mají nedokonalosti, někdy označované jako krystalické vady. To je také známé jako Schottkyho vada, i když v iontové krystaly koncepty nejsou totožné.

Volná místa se přirozeně vyskytují ve všech krystalických materiálech. Při jakékoli dané teplotě, až do bodu tání materiálu, existuje rovnovážná koncentrace (poměr mříž stránky s těmi, které obsahují atomy).[2] Při teplotě tání některých kovů může být poměr přibližně 1: 1000.[3] Tuto teplotní závislost lze modelovat pomocí

kde Nproti je koncentrace volného místa, Qproti je energie potřebná k vytvoření volného místa, kB je Boltzmannova konstanta, T je absolutní teplota a N je koncentrace atomových míst, tj.

kde ρ je hustota, NA Avogadro konstantní, a A atomová hmotnost.

Je to nejjednodušší bodová vada. V tomto systému chybí atom na svém běžném atomovém místě. Během tuhnutí se vytvářejí volná místa v důsledku vibrací atomů, lokálního přeskupení atomů, plastické deformace a iontového bombardování.

Vytvoření volného místa lze jednoduše modelovat zvážením energie potřebné k rozbití vazeb mezi atomem uvnitř krystalu a jeho nejbližšími sousedními atomy. Jakmile je tento atom odstraněn z místa mřížky, je vložen zpět na povrch krystalu a je získána určitá energie, protože jsou vytvořeny nové vazby s jinými atomy na povrchu. Existuje však čistý vstup energie, protože mezi povrchovými atomy je méně vazeb než mezi atomy ve vnitřku krystalu.

Fyzika materiálu

Ve většině aplikací jsou defekty volného místa pro zamýšlený účel materiálu irelevantní, protože jsou buď příliš malé, nebo rozmístěné po vícerozměrném prostoru takovým způsobem, že se po volném prostoru může pohybovat síla nebo náboj. V případě omezenějších struktur jako uhlíkové nanotrubice volná místa a jiné krystalické vady však mohou materiál významně oslabit.[4]

Viz také

Reference

  1. ^ Hong, J .; Hu, Z .; Probert, M .; Li, K .; Lv, D .; Yang, X .; Gu, L .; Mao, N .; Feng, Q .; Xie, L .; Zhang, J .; Wu, D .; Zhang, Z .; Jin, C .; Ji, W .; Zhang, X .; Yuan, J .; Zhang, Z. (2015). „Zkoumání atomových defektů v monovrstvách disulfidu molybdenu“. Příroda komunikace. 6: 6293. Bibcode:2015NatCo ... 6E6293H. doi:10.1038 / ncomms7293. PMC  4346634. PMID  25695374.
  2. ^ A b Ehrhart, P. (1991) „Vlastnosti a interakce atomových defektů v kovech a slitinách“, kapitola 2, s. 88 palců Landolt-Börnstein, nová řada III, Sv. 25, Springer, Berlín
  3. ^ Siegel, R. W. (1978). "Koncentrace volných pracovních míst v kovech". Journal of Nuclear Materials. 69-70: 117–146. Bibcode:1978JNuM ... 69..117S. doi:10.1016/0022-3115(78)90240-4.
  4. ^ „Vady a poruchy v uhlíkových nanotrubičkách“ (PDF). Philip G. Collins. Citováno 8. dubna 2020.

externí odkazy