Кіріспе
Кристаллографиялық ақау – атомдардың кристалдық торыдағы өз орындарынан ығысуы. Кристаллографияда Френкель ақауы – кристалл денелердегі нүктелік ақаулардың бір түрі, және осы ақауды алғаш рет тапқан Яков Френкельдің есімімен аталады. Атом немесе кішкентай ион (көбінесе катион) кристалдық торындағы өз орнынан шығып, бос орын қалдырып, жақын жердегі кеңістікке орналасқанда бұл ақау пайда болады. Элементтік жүйелерде олар негізінен бөлшектік сәулелену кезінде пайда болады, себебі олардың түзілу энтальпиясы басқа нүктелік ақауларға, мысалы, бос орындарға қарағанда әлдеқайда жоғары, сондықтан олардың Болцман таралымы бойынша тепе-теңдік концентрациясы анықтау шегінен төмен болады. Иондық кристалдарда, әдетте координациялық саны төмен немесе иондардың мөлшерінің айырмасы зор болғанда, бұл ақау кішкентай ионның (көбінесе катионның) орын ауысуынан өздігінен де пайда болуы мүмкін. Шоттки ақауына ұқсас, Френкель ақауы стехиометриялық ақау болып табылады (қосылыстың жалпы стехиометриясын өзгерте алмайды). Иондық қосылыстарда бос орын және интерстициалдық ақаулар қарама-қарсы зарядталған, сондықтан электростатикалық тартылыс күшінің әсерінен олардың бір-біріне жақын орналасуы мүмкін. Алайда, нақты материалда мұндай біріккен ақаудың энтропиясы төмен болуы немесе екі ақау бір-біріне құлап кетуі мүмкін болғандықтан, мұндай жағдай сирек кездеседі. Сондай-ақ, мұндай біріккен күрделі ақаулар стехиометриялық болғандықтан, олардың концентрациясы химиялық жағдайларға тәуелді болмайды.
In crystallography, a Frenkel defect is a type of point defect in crystalline solids, named after its discoverer Yakov Frenkel. The defect forms when an atom or smaller ion (usually cation) leaves its place in the structure, creating a vacancy and becomes an interstitial by lodging in a nearby location. In elemental systems, they are primarily generated during particle irradiation, as their formation enthalpy is typically much higher than for other point defects, such as vacancies, and thus their equilibrium concentration according to the Boltzmann distribution is below the detection limit. In ionic crystals, which usually possess low coordination number or a considerable disparity in the sizes of the ions, this defect can be generated also spontaneously, where the smaller ion (usually the cation) is dislocated. Similar to a Schottky defect the Frenkel defect is a stoichiometric defect (does not change the over all stoichiometry of the compound). In ionic compounds, the vacancy and interstitial defect involved are oppositely charged and one might expect them to be located close to each other due to electrostatic attraction. However, this is not likely the case in real material due to smaller entropy of such a coupled defect, or because the two defects might collapse into each other. Also, because such coupled complex defects are stoichiometric, their concentration will be independent of chemical conditions.
Тығыздыққа әсер ету
Френкель ақаулары кристалл ішінде иондардың қозғалысын ғана қамтиды, бірақ жалпы көлемді, демек тығыздықты міндетті түрде өзгертпейді: әсіресе тығыз құрылымды жүйелерде, интерстициалдық атомнан туындайтын кернеулерден болатын құрылымдық кеңею, бос орыннан туындайтын құрылымдық жиырылудан көбінесе басым болады, нәтижесінде тығыздық төмендейді.