Из Википедии, бесплатной энциклопедии
  (Перенаправлено с Amorphous )
Перейти к навигации Перейти к поиску
«Аморфный» перенаправляется сюда. Об альбоме см. Значок для найма .


Эта статья про твердое тело. Для аморфности в вычислительных системах см аморфные вычисления . Об аморфности в теории множеств см. Аморфное множество .
Физика конденсированного состояния
QuantumPhaseTransition.svg
Фазы  · Фазовый переход  · QCP
состояния вещества
Твердое  тело · Жидкость  · Газ  · Плазма  · Конденсат Бозе – Эйнштейна  · Бозе-газ  · Фермионный конденсат  · Ферми-газ  · Ферми-жидкость  · Сверхтвердое тело  · Сверхтекучесть  · Жидкость Латтинжера  · Временной кристалл
Фазовые явления
Параметр заказа  · Фазовый переход  · QCP
Электронные фазы
Электронная структура группы  · Плазменные  · Изолятор  · Мотта изолятор  · Полупроводниковый  · полуметалл  · Проводник  · сверхпроводник  · Термоэлектрический  · Пьезоэлектрический  · сегнетоэлектрических  · топологическая изолятор  · Спин бесщелевого полупроводника
Электронные явления
Квантовый эффект Холла  · Спиновый эффект Холла  · Эффект Кондо
Магнитные фазы
Диамагнетик  · Супердиамагнетик
Парамагнетик  · Суперпарамагнетик
Ферромагнетик  · Антиферромагнетик
Метамагнетик  · Спиновое стекло
Квазичастицы
Фонон  · Экситон  · Плазмон-
поляритон  · Полярон  · Магнон
Мягкая материя
Аморфное твердое тело  · Коллоид  · Гранулированный материал  · Жидкий кристалл  · Полимер
Ученые
Ван дер Ваальс  · Оннес  · фон Лауэ  · Брэгг  · Дебай  · Блох  · Онсагер  · Мотт  · Пайерлс  · Ландау  · Латтинджер  · Андерсон  · Ван Флек  · Хаббард  · Шокли  · Бардин  · Купер  · Шриффер  · Джозефсон  · Луи Нил  · Эсаки  · Джавер  · Кон  · Каданов  · Фишер  · Уилсон  · фон Клитцинг  · Бинниг  · Рорер  · Беднорц  · Мюллер  · Лафлин  · Штёрмер  · Ян  · Цуй  · Абрикосов  · Гинзбург  · Леггетт
  • v
  • т
  • е

В физики конденсированных сред и науки о материалах , аморфным (от греческого а , без, Morphe , форма, форма) или не- кристаллическое твердое вещество представляет собой твердое вещество , который испытывает недостаток в дальний порядок , что характерно для кристалла . В некоторых старых книгах этот термин использовался как синоним слова « стекло» . В настоящее время, «стекловидное твердое вещество» или «аморфное твердое вещество» считается всеобъемлющей концепции, и стекло более частный случай: стекло представляет собой аморфный твердый продукт стабилизирован ниже стеклования температуры. [1]Полимеры часто бывают аморфными. Другие типы аморфных твердых веществ включают гели , тонкие пленки и наноструктурированные материалы, такие как стекло.

Аморфные металлы имеют низкую вязкость , но высокую прочность.

Аморфные материалы имеют внутреннюю структуру, состоящую из связанных между собой структурных блоков. Эти блоки могут быть похожи на основные структурные единицы, обнаруженные в соответствующей кристаллической фазе того же соединения. [2] То, является ли материал жидким или твердым, зависит, прежде всего, от связи между его элементарными строительными блоками, так что твердые тела характеризуются высокой степенью связности, тогда как структурные блоки в жидкостях имеют более низкую связь. [3]

В фармацевтической промышленности было показано, что аморфные лекарства имеют более высокую биологическую доступность, чем их кристаллические аналоги, из-за высокой растворимости аморфной фазы. Более того, некоторые соединения могут претерпевать осаждение в аморфной форме in vivo , и они могут снижать биодоступность друг друга при совместном введении. [4] [5]

Наноструктурированные материалы [ править ]

Даже аморфные материалы имеют некоторый ближний порядок в масштабе атомной длины из-за природы химической связи (см. Структуру жидкостей и стекол для получения дополнительной информации о структуре некристаллического материала). Более того, в очень маленьких кристаллах большая часть атомов составляет кристалл; релаксация поверхности и межфазные эффекты искажают атомные позиции, уменьшая структурный порядок. Даже самые передовые методы определения структурных характеристик, такие как рентгеновская дифракция и просвечивающая электронная микроскопия, затрудняют различение аморфных и кристаллических структур на этих масштабах длины. [ необходима цитата ]

Аморфные тонкие пленки [ править ]

Аморфные фазы являются важными составляющими тонких пленок , которые представляют собой твердые слои толщиной от нескольких нанометров до нескольких десятков микрометров, нанесенные на подложку. Так называемые модели структурных зон были разработаны для описания микроструктуры и керамики тонких пленок как функции гомологической температуры T h, которая представляет собой отношение температуры осаждения к температуре плавления. [6] [7] Согласно этим моделям, необходимым (но не достаточным) условием возникновения аморфных фаз является то, что T hдолжно быть меньше 0,3, то есть температура осаждения должна быть ниже 30% от температуры плавления. Для более высоких значений поверхностная диффузия осажденных разновидностей атомов позволила бы сформировать кристаллиты с дальним атомным порядком.

Что касается их применений, аморфные металлические слои играют важную роль в открытии сверхпроводимости в аморфных металлах по Букелю и Хилшу. [8] [9] Сверхпроводимость аморфных металлов, включая аморфные металлические тонкие пленки, теперь понимается как результат фононно-опосредованного куперовского спаривания, а роль структурного беспорядка может быть объяснена на основе теории сверхпроводимости Элиашберга с сильной связью. . [10] Сегодня оптические покрытия из TiO 2 , SiO 2 , Ta 2 O 5и др. и их комбинации в большинстве случаев состоят из аморфных фаз этих соединений. В тонких аморфных пленках в качестве газоразделительного мембранного слоя проводится много исследований . [11] Наиболее технологически важная тонкая аморфная пленка, вероятно, представлена ​​тонкими слоями SiO 2 в несколько нанометров, служащими изолятором над проводящим каналом металлооксидного полупроводникового полевого транзистора ( MOSFET ). Кроме того, гидрогенизированный аморфный кремний , короче a-Si: H, имеет техническое значение для тонкопленочных солнечных элементов . В случае a-Si: H отсутствие дальнего порядка между атомами кремния частично вызвано присутствием водорода в процентном диапазоне.

Появление аморфных фаз оказалось явлением, представляющим особый интерес для изучения роста тонких пленок. [12] Примечательно, что рост поликристаллических пленок часто используется и ему предшествует начальный аморфный слой, толщина которого может составлять всего несколько нм. Наиболее изученным примером являются тонкие пленки мультикристаллического кремния, где типа неориентированной молекулы. Первоначальный аморфный слой наблюдался во многих исследованиях. [13] Клиновидные поликристаллы идентифицированы с помощью просвечивающей электронной микроскопии.вырастать из аморфной фазы только после того, как последняя превысит определенную толщину, точное значение которой зависит от температуры осаждения, фонового давления и различных других параметров процесса. Это явление было интерпретировано в рамках правила стадий Оствальда [14], которое предсказывает, что образование фаз будет происходить с увеличением времени конденсации в направлении увеличения стабильности. [9] [13] Экспериментальные исследования этого явления требуют четко определенного состояния поверхности подложки и ее плотности загрязнения и т. Д., На которую наносится тонкая пленка.

Ссылки [ править ]

  1. ^ J. Zarzycki: Les Верресдр l'état vitreux. Париж: Masson 1982. Доступен английский перевод.
  2. ^ Маврачич, Юрай; Mocanu, Felix C .; Deringer, Volker L .; Чаньи, Габор; Эллиотт, Стивен Р. (2018). «Сходство между аморфной и кристаллической фазами: случай TiO₂» . J. Phys. Chem. Lett. 9 (11): 2985–2990. DOI : 10.1021 / acs.jpclett.8b01067 . PMID  29763315 .
  3. ^ Охован, Майкл I .; Ли, Уильям Э. (2010). «Связность и стеклование в неупорядоченных оксидных системах». J. Non-Cryst. Твердые тела . 356 (44–49): 2534–2540. Bibcode : 2010JNCS..356.2534O . DOI : 10.1016 / j.jnoncrysol.2010.05.012 .
  4. ^ Се, И-Линг; Ilevbare, Grace A .; Ван Эрденбру, Бернард; Box, Karl J .; Санчес-Феликс, Мануэль Винсенте; Тейлор, Линн С. (12 мая 2012 г.). «Поведение при осаждении слабощелочных соединений, вызванное pH: Определение степени и продолжительности перенасыщения с использованием потенциометрического титрования и корреляции со свойствами твердого тела». Фармацевтические исследования . 29 (10): 2738–2753. DOI : 10.1007 / s11095-012-0759-8 . ISSN 0724-8741 . PMID 22580905 .  
  5. ^ Денгейл, Свапнил Джаянт; Грохганц, Хольгер; Радес, Томас; Лёбманн, Корбинян (май 2016 г.). «Последние достижения в составах соаморфных лекарственных средств». Расширенные обзоры доставки лекарств . 100 : 116–125. DOI : 10.1016 / j.addr.2015.12.009 . ISSN 0169-409X . PMID 26805787 .  
  6. ^ Мовчан, BA; Демчишин, А.В. (1969). «Исследование структуры и свойств толстых вакуумных конденсатов никеля, титана, вольфрама, оксида алюминия и диоксида циркония». Phys. Встретились. Металлогр. 28 : 83–90.
    Русскоязычная версия: Физ. Металл Металловед (1969) 28 : 653-660.
  7. ^ Торнтон, Джон А. (1974). «Влияние геометрии установки и условий нанесения на структуру и топографию толстых напыленных покрытий». J. Vac. Sci. Technol. 11 (4): 666–670. Bibcode : 1974JVST ... 11..666T . DOI : 10.1116 / 1.1312732 .
  8. ^ Buckel, W .; Хилш Р. (1956). "Supraleitung und elektrischer Widerstand neuartiger Zinn-Wismut-Legierungen". Z. Phys . 146 : 27–38. DOI : 10.1007 / BF01326000 .
  9. ^ a b Buckel, W. (1961). «Влияние кристаллических связей на рост пленки». Elektrische en Magnetische Eigenschappen van dunne Metallaagies . Лёвен, Бельгия.
  10. ^ Баггиоли, Маттео; Сетти, Чандан; Закконе, Алессио (2018). «Эффективная теория сверхпроводимости в сильно связанных аморфных материалах» (PDF) . Physical Review B . 101 : 214502. дои : 10,1103 / PhysRevB.101.214502 .
  11. ^ де Вос, Ренате М .; Вервей, Хенк (1998). «Высокоселективные мембраны из высокопроницаемого диоксида кремния для разделения газов». Наука . 279 (5357): 1710–1711. Bibcode : 1998Sci ... 279.1710D . DOI : 10.1126 / science.279.5357.1710 . PMID 9497287 . 
  12. ^ Магнусон, Мартин; Андерссон, Матильда; Лу, Джун; Халтман, Ларс; Янссон, Ульф (2012). «Электронная структура и химическая связь тонких пленок аморфного карбида хрома». J. Phys. Конденс. Материя . 24 (22): 225004. arXiv : 1205.0678 . Bibcode : 2012JPCM ... 24v5004M . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 24/22/225004 . PMID 22553115 . 
  13. ^ a b Birkholz, M .; Selle, B .; Fuhs, W .; Christiansen, S .; Странк, л.с. Райх, Р. (2001). «Аморфно-кристаллический фазовый переход при росте тонких пленок: случай микрокристаллического кремния» (PDF) . Phys. Rev. B . 64 (8): 085402. Bibcode : 2001PhRvB..64h5402B . DOI : 10.1103 / PhysRevB.64.085402 . Архивировано (PDF) из оригинала 31 марта 2010 г.
  14. ^ Оствальд, Вильгельм (1897). "Studien über die Bildung und Umwandlung fester Körper" (PDF) . Z. Phys. Chem. (на немецком). 22 : 289–330. DOI : 10.1515 / ZPCH-1897-2233 . Архивировано (PDF) из оригинала на 2017-03-08.

Дальнейшее чтение [ править ]

  • Р. Заллен (1969). Физика аморфного твердого тела . Wiley Interscience .
  • SR Elliot (1990). Физика аморфных материалов (2-е изд.). Лонгман .
  • Н. Кьюсак (1969). Физика структурно неупорядоченного вещества: введение . IOP Publishing.
  • NH March; Ул. РА; MP Tosi, ред. (1969). Аморфные твердые тела и жидкое состояние . Springer.
  • Д.А. Адлер; BB Schwartz; MC Стил, ред. (1969). Физические свойства аморфных материалов . Springer.
  • А. Иноуэ; К. Хасимото, ред. (1969). Аморфные и нанокристаллические материалы . Springer.

Внешние ссылки [ править ]

  • Журнал некристаллических твердых тел (Elsevier)