Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Паракристаллические материалы определяются как имеющие ближний и средний порядок в своей решетке (аналогично жидкокристаллическим фазам), но не имеющие кристаллического дальнего порядка по крайней мере в одном направлении. [1]

Упорядочение - это регулярность появления атомов в предсказуемой решетке, измеренная от одной точки. В высокоупорядоченном, идеально кристаллическом материале или монокристалле положение каждого атома в структуре может быть описано с точностью до одного источника. И наоборот, в неупорядоченной структуре, такой как жидкость или аморфное твердое тело , местоположение ближайших и, возможно, вторых ближайших соседей может быть описано из источника (с некоторой степенью неопределенности), и способность предсказывать местоположения быстро уменьшается оттуда. вне. Расстояние, на котором можно предсказать расположение атомов, называется корреляционной длиной.. Паракристаллический материал демонстрирует корреляцию где-то между полностью аморфным и полностью кристаллическим.

Первичный, наиболее доступный источник кристалличности информации дифракции рентгеновских лучей и крио-электронной микроскопии , [2] , хотя другие методы могут быть необходимы , чтобы наблюдать сложную структуру паракристаллических материалов, таких как флуктуации электронной микроскопии [3] в сочетании с плотностью моделирования состояний [4] электронного и колебательного состояний. Сканирующая просвечивающая электронная микроскопия может предоставить характеристики паракристалличности в реальном и обратном пространстве в наноразмерном материале, таком как твердые тела с квантовыми точками. [5]

Рассеяние рентгеновских лучей, нейтронов и электронов на паракристаллах количественно описывается теориями идеального [6] и реального [7] паракристалла.

Рольф Хоземанн определяет идеальный паракристалл: «Распределение электронной плотности любого материала эквивалентно распределению электронной плотности паракристалла, когда для каждого строительного блока существует одна идеальная точка, так что статистика расстояний до других идеальных точек идентична для всех этих точек. . Электронная конфигурация каждого строительного блока вокруг его идеальной точки статистически не зависит от его аналога в соседних строительных блоках. Строительный блок соответствует материальному содержанию ячейки этой "размытой" пространственной решетки, которую следует рассматривать как паракристалл. . " [8]

Численными различиями в анализе дифракционных экспериментов на основе любой из этих двух теорий паракристалличности часто можно пренебречь. [9]

Как и идеальные кристаллы, идеальные паракристаллы теоретически простираются до бесконечности. С другой стороны, реальные паракристаллы подчиняются эмпирическому α * -закону [10], который ограничивает их размер. Этот размер также косвенно пропорционален компонентам тензора паракристаллического искажения. Более крупные твердотельные агрегаты состоят из микропаракристаллов. [11]

Слова «паракристалличность» и «паракристалл» были придуманы покойным Фридрихом Ринне в 1933 году. [12] Их немецкие эквиваленты, например, «Паракристалл», появились в печати годом ранее. [13] Общая теория паракристаллов была сформулирована в базовом учебнике [14], а затем доработана / уточнена различными авторами.

Приложения [ править ]

Модель паракристалла была полезна, например, для описания состояния частично аморфных полупроводниковых материалов после осаждения. Он также успешно применяется к синтетическим полимерам, жидким кристаллам, биополимерам, твердым телам с квантовыми точками и биомембранам. [15]

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

  1. ^ Войлс, PM; Зотов, Н .; Нахмансон С.М.; Драбольд Д.А.; Гибсон, Дж. М.; Трейси, MMJ; Кеблински, П. (2001). «Структура и физические свойства паракристаллических атомистических моделей аморфного кремния» (PDF) . Журнал прикладной физики . 90 (9): 4437. Bibcode : 2001JAP .... 90.4437V . DOI : 10.1063 / 1.1407319 .
  2. ^ Berriman, JA; Li, S .; Hewlett, LJ; Василевский, С .; Кискин, ФН; Картер, Т .; Ханна, MJ; Розенталь, ПБ (29 сентября 2009 г.). «Структурная организация тел Вейбеля-Паладе, выявленная крио-ЭМ витрифицированных эндотелиальных клеток» . Труды Национальной академии наук . 106 (41): 17407–17412. Bibcode : 2009PNAS..10617407B . DOI : 10.1073 / pnas.0902977106 . PMC 2765093 . PMID 19805028 .  
  3. ^ Бисвас, Партхапратим; Атта-Финн, Раймонд; Чакраборти, S; Драбольд, Д.А. (2007). «Реальная космическая информация от флуктуационной электронной микроскопии: приложения к аморфному кремнию». Журнал физики: конденсированное вещество . 19 (45): 455202. arXiv : 0707.4012 . Bibcode : 2007JPCM ... 19S5202B . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 19/45/455202 .
  4. ^ Nakhmanson, S .; Voyles, P .; Муссо, Норманд; Barkema, G .; Драбольд, Д. (2001). «Реалистичные модели паракристаллического кремния». Physical Review B . 63 (23): 235207. Bibcode : 2001PhRvB..63w5207N . DOI : 10.1103 / PhysRevB.63.235207 . hdl : 1874/13925 .
  5. ^ Б. Савицкий, Р. Ховден, К. Уизэм, Дж. Ян, Ф. Уайз, Т. Ханрат и Л. Ф. Куркутис (2016). «Распространение структурных нарушений в эпитаксиально связанных твердых телах из квантовых точек от атомного до микронного масштаба». Нано-буквы . 16 (9): 5714–5718. Bibcode : 2016NanoL..16.5714S . DOI : 10.1021 / acs.nanolett.6b02382 . PMID 27540863 . CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  6. ^ Hosemann, Rolf (1950). "Röntgeninterferenzen an Stoffen mit flüssigkeitsstatistischen Gitterstörungen". Zeitschrift für Physik . 128 (1): 1–35. Bibcode : 1950ZPhy..128 .... 1H . DOI : 10.1007 / BF01339555 .
  7. ^ Р. Hosemann: Grundlagen дер Теорье де Parakristalls унд Ihre Anwendungensmöglichkeiten бей дер Untersuchung дер Realstruktur kristalliner Stoffe, Kristall унд Technik, Ленточная 11, 1976, С. 1139-1151
  8. ^ R. Hosemann, Der ideale Parakristall und die von ihm gestreute kohaerente Roentgenstrahlung, Zeitschrift für Physik 128 (1950) 465-492
  9. ^ Hosemann, R .; Vogel, W .; Weick, D .; Baltá-Calleja, FJ (1981). «Новые аспекты настоящего паракристалла». Acta Crystallographica Раздел A . 37 (1): 85–91. Bibcode : 1981AcCrA..37 ... 85H . DOI : 10.1107 / S0567739481000156 .
  10. ^ Hosemann, R .; Хентшель, депутат; Balta-Calleja, FJ; Кабаркос, Э. Лопес; Hindeleh, AM (2001). «Α * -постоянное, равновесное состояние и несущие плоскости в полимерах, биополимерах и катализаторах». Журнал физики C: Физика твердого тела . 18 (5): 249–254.
  11. ^ Hindeleh, AM; Хоземанн, Р. (1991). «Микропаракристаллы: промежуточная стадия между кристаллическим и аморфным». Журнал материаловедения . 26 (19): 5127–5133. Bibcode : 1991JMatS..26.5127H . DOI : 10.1007 / BF01143202 .
  12. ^ Ф. Ринне, Исследования и соображения, касающиеся паракристалличности, Труды Общества Фарадея 29 (1933) 1016-1032
  13. ^ Ринне, Фридрих (1933). «Исследования и соображения относительно паракристалличности». Труды общества Фарадея . 29 (140): 1016. DOI : 10.1039 / TF9332901016 .
  14. ^ Hosemann R .; Багчи Р.Н. (1962). Прямой анализ дифракции на веществе . Амстердам; Нью-Йорк: Северная Голландия. OCLC 594302398 . 
  15. ^ Baianu IC (1978). «Рассеяние рентгеновских лучей частично неупорядоченными мембранными системами» . Acta Crystallogr. . 34 (5): 751–753. Bibcode : 1978AcCrA..34..751B . DOI : 10.1107 / S0567739478001540 .