В кристаллографии , A вакансия представляет собой тип точечного дефекта в кристалле , где атом не хватает одного из решетчатых сайтов. [2] Кристаллы изначально обладают дефектами, иногда называемыми кристаллическими дефектами . Он также известен как дефект Шоттки , хотя в ионных кристаллах концепции не идентичны.
Вакансии естественным образом возникают во всех кристаллических материалах. При любой заданной температуре, вплоть до точки плавления материала, существует равновесная концентрация (отношение свободных узлов решетки к узлам, содержащим атомы). [2] При температуре плавления некоторых металлов соотношение может составлять примерно 1: 1000. [3] Эту температурную зависимость можно смоделировать с помощью
где N v - концентрация вакансии, Q v - энергия, необходимая для образования вакансии, k B - постоянная Больцмана , T - абсолютная температура, а N - концентрация атомных узлов, т.е.
где ρ - плотность, N - постоянная Авогадро , A - атомная масса.
Это простейший точечный дефект. В этой системе атом отсутствует в его обычном атомном узле. Вакансии образуются во время затвердевания из-за колебаний атомов, локальной перегруппировки атомов, пластической деформации и ионной бомбардировки.
Создание вакансии можно просто смоделировать, учитывая энергию, необходимую для разрыва связей между атомом внутри кристалла и его ближайшими соседними атомами. Как только этот атом удаляется из узла решетки, он снова помещается на поверхность кристалла и извлекается некоторая энергия, потому что устанавливаются новые связи с другими атомами на поверхности. Однако есть чистый вклад энергии, потому что между поверхностными атомами меньше связей, чем между атомами внутри кристалла.
Физика материалов [ править ]
В большинстве приложений вакансионные дефекты не имеют отношения к предполагаемому назначению материала, так как их либо слишком мало, либо они расположены в многомерном пространстве таким образом, что сила или заряд могут перемещаться вокруг вакансии. Однако в случае более ограниченных структур, таких как углеродные нанотрубки , вакансии и другие кристаллические дефекты могут значительно ослабить материал. [4]
См. Также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Hong, J .; Hu, Z .; Проберт, М .; Ли, К .; Lv, D .; Ян, X .; Gu, L .; Mao, N .; Feng, Q .; Xie, L .; Zhang, J .; Wu, D .; Zhang, Z .; Jin, C .; Ji, W .; Чжан, X .; Yuan, J .; Чжан, З. (2015). «Исследование атомных дефектов в монослоях дисульфида молибдена» . Nature Communications . 6 : 6293. Bibcode : 2015NatCo ... 6E6293H . DOI : 10.1038 / ncomms7293 . PMC 4346634 . PMID 25695374 .
- ^ a b Эрхарт, П. (1991) "Свойства и взаимодействия атомных дефектов в металлах и сплавах", глава 2, с. 88 в Ландольт-Бёрнштайн, Новая серия III , Vol. 25, Шпрингер, Берлин
- Перейти ↑ Siegel, RW (1978). «Концентрации вакансий в металлах». Журнал ядерных материалов . 69–70: 117–146. Bibcode : 1978JNuM ... 69..117S . DOI : 10.1016 / 0022-3115 (78) 90240-4 .
- ^ «Дефекты и нарушения в углеродных нанотрубках» (PDF) . Филип Дж. Коллинз . Проверено 8 апреля 2020 .
Внешние ссылки [ править ]
- Кристаллические дефекты в кремнии.