Кіріспе
Кристаллографиялық ақау; тордың бір жерінен атомның жоғалуы. Кристаллографияда бос орын – кристалдағы нүктелік ақаудың бір түрі, онда тордың бір жерінен атом жоғалған. Кристаллдар өзімен бірге міндетті түрде кемшіліктерді алып жүреді, олар кейде кристаллографиялық ақаулар деп аталады. Бос орындар барлық кристалл материалдарда табиғи түрде кездеседі. Кез келген температурада, материалдың балқу температурасына дейін, тепе-теңдік концентрациясы (атомдар бар тор орындарына қарағанда бос тор орындарының қатынасы) болады. Бұл температураға тәуелділікті былай моделдеуге болады:
In crystallography, a vacancy is a type of point defect in a crystal where an atom is missing from one of the lattice sites. Crystals inherently possess imperfections, sometimes referred to as crystallographic defects. Vacancies occur naturally in all crystalline materials. At any given temperature, up to the melting point of the material, there is an equilibrium concentration (ratio of vacant lattice sites to those containing atoms). This temperature dependence can be modelled by
where Nv is the vacancy concentration, Qv is the energy required for vacancy formation, kB is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and N is the concentration of atomic sites i. e.
where m is mass, NA the Avogadro constant, and M the molar mass. It is the simplest point defect. In this system, an atom is missing from its regular atomic site. Vacancies are formed during solidification due to vibration of atoms, local rearrangement of atoms, plastic deformation and ionic bombardments. The creation of a vacancy can be simply modeled by considering the energy required to break the bonds between an atom inside the crystal and its nearest neighbor atoms. Once that atom is removed from the lattice site, it is put back on the surface of the crystal and some energy is retrieved because new bonds are established with other atoms on the surface. However, there is a net input of energy because there are fewer bonds between surface atoms than between atoms in the interior of the crystal.
мұнда Nv – бос орын концентрациясы, Qv – бос орынның пайда болуына қажетті энергия, kB – Больцман тұрақтысы, T – абсолюттік температура, ал N – атомдық орындардың концентрациясы, яғни:
In crystallography, a vacancy is a type of point defect in a crystal where an atom is missing from one of the lattice sites. Crystals inherently possess imperfections, sometimes referred to as crystallographic defects. Vacancies occur naturally in all crystalline materials. At any given temperature, up to the melting point of the material, there is an equilibrium concentration (ratio of vacant lattice sites to those containing atoms). This temperature dependence can be modelled by
where Nv is the vacancy concentration, Qv is the energy required for vacancy formation, kB is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and N is the concentration of atomic sites i. e.
where m is mass, NA the Avogadro constant, and M the molar mass. It is the simplest point defect. In this system, an atom is missing from its regular atomic site. Vacancies are formed during solidification due to vibration of atoms, local rearrangement of atoms, plastic deformation and ionic bombardments. The creation of a vacancy can be simply modeled by considering the energy required to break the bonds between an atom inside the crystal and its nearest neighbor atoms. Once that atom is removed from the lattice site, it is put back on the surface of the crystal and some energy is retrieved because new bonds are established with other atoms on the surface. However, there is a net input of energy because there are fewer bonds between surface atoms than between atoms in the interior of the crystal.
мұнда m – масса, NA – Авогадро тұрақтысы және M – молярлық масса. Бұл ең қарапайым нүктелік ақау. Бұл жүйеде атом өзінің қалыпты атомдық орнынан жоғалған. Бос орындар атомдардың дірілдеуі, атомдардың жергілікті қайта орналасуы, пластикалық деформация және иондық бомбалау салдарынан қатаю кезінде пайда болады. Бос орынның пайда болуын кристалл ішіндегі атом мен оның ең жақын көрші атомдары арасындағы байланыстарды бұзуға қажетті энергияны қарастыру арқылы қарапайым модельдеуге болады. Атом тордан алынғаннан кейін, ол кристаллдың бетіне қайта орналасады және беттегі басқа атомдармен жаңа байланыстар құрылғандықтан, біршама энергия қайтарылады. Дегенмен, энергияның таза жұмсалуы бар, себебі кристаллдың ішкі бөлігіндегі атомдарға қарағанда беткі атомдар арасындағы байланыстар аз.
In crystallography, a vacancy is a type of point defect in a crystal where an atom is missing from one of the lattice sites. Crystals inherently possess imperfections, sometimes referred to as crystallographic defects. Vacancies occur naturally in all crystalline materials. At any given temperature, up to the melting point of the material, there is an equilibrium concentration (ratio of vacant lattice sites to those containing atoms). This temperature dependence can be modelled by
where Nv is the vacancy concentration, Qv is the energy required for vacancy formation, kB is the Boltzmann constant, T is the absolute temperature, and N is the concentration of atomic sites i. e.
where m is mass, NA the Avogadro constant, and M the molar mass. It is the simplest point defect. In this system, an atom is missing from its regular atomic site. Vacancies are formed during solidification due to vibration of atoms, local rearrangement of atoms, plastic deformation and ionic bombardments. The creation of a vacancy can be simply modeled by considering the energy required to break the bonds between an atom inside the crystal and its nearest neighbor atoms. Once that atom is removed from the lattice site, it is put back on the surface of the crystal and some energy is retrieved because new bonds are established with other atoms on the surface. However, there is a net input of energy because there are fewer bonds between surface atoms than between atoms in the interior of the crystal.
Материалдық физика
Көптеген қолданбаларда бос орын ақаулары материалдың арналған мақсатына қатысы жоқ, себебі олардың саны өте аз немесе күш немесе заряд бос орынды айналып өте алатындай етіп, көп өлшемді кеңістікте таралып орналасқан. Дегенмен, көміртекті нанотүтіктер сияқты шектеулі құрылымдарда бос орындар және басқа кристалдық ақаулар материалдың беріктігін айтарлықтай төмендетуі мүмкін.