defekt kristala

ilustracija
DEFEKT KRISTALA, bridna dislokacija
ilustracija1ilustracija2

defekt kristala, nepravilnost u kristalnoj rešetki tvari u čvrstom stanju zbog nepravilna rasporeda atoma ili iona u kristalu. U realnim kristalima idealna periodičnost strukture kristalne rešetke ostvaruje se samo djelomično, tj. svi realni kristali sadrže nepravilnosti. O defektima kristala ovise mnoga makroskopska svojstva čvrstih tvari, primjerice: elastičnost, talište, gustoća, specifični toplinski kapacitet, čvrstoća, relativna magnetska permeabilnost, električna provodnost i toplinska provodnost.

Dinamički defekti kristala

Dinamički defekti kristala male su kvantizirane količine energije koje nastaju pobuđivanjem kristalne rešetke, a u teorijskim se razmatranjima tretiraju kao čestice. Mogu biti fononi, kvanti titranja kristalne rešetke; magnoni, kvanti spinskih valova u feromagnetima i antiferomagnetima; eksitoni, vezana električno neutralna stanja elektrona i šupljina; polaritoni, složena pobuđenja koja uključuju fotone, primjerice, oni mogu nastati međudjelovanjem fotona s fononima ili eksitonima; polaroni, kvantizirani polarizacijski valovi; plazmoni, kvantizirani valovi plazme sastavljeni od elektrona ili šupljina.

Statički defekti kristala

Statički defekti nepravilnosti su geometrijske strukture kristala koje nastaju pri oblikovanju kristalne rešetke ili kasnijim mehaničkim naprezanjima, zagrijavanjima, ozračivanjem brzim česticama.

Točkasti defekt nepravilnost je ograničena na mjestu jednog atoma u kristalnoj rešetki. To može biti praznina u rešetki ili atom stranog kemijskog elementa (nečistoća), kao što je arsen u germaniju ili nikal u bakru. Primjesni atom može u kristalu zamijeniti atom rešetke ili se može smjestiti između atoma rešetke. O točkastim defektima u velikoj mjeri ovise električna vodljivost metala na niskim temperaturama, električna svojstva izolatora, mehanička čvrstoća, boja kristala, električna vodljivost poluvodiča, luminiscencija i dr.

Linijski defekt ili dislokacija nepravilnost je koja obuhvaća velik broj atoma duž linije u kristalu. Utječe na mehanička, električna, magnetska, termička i druga svojstva čvrstih tvari, posebno na smicanje, zamor materijala i oštri lom. Kretanje i stvaranje točkastih defekata u kristalnoj rešetki vezano je umnogome uz linijske defekte. Kada je broj linijskih defekata jako velik, toliko se isprepletu da se ne mogu kretati, osobito u kombinaciji s točkastim defektima, i na taj se način poboljšavaju mehanička svojstava pojedinih kovina (kovanje, kaljenje, dodavanje ugljika u željezo i dr.).

Plošni defekt nepravilnost je kristalne rešetke u dvije dimenzije, pogreška u slaganju ravnina. Općenito, nema kristala bez te vrste defekta, jer sama vanjska ploha sadrži atome koji svojim položajem nisu ekvivalentni atomima unutar kristala. Međutim, poznat je niz drugih plošnih defekata, npr. granice kristalića, granice faza, nepravilnosti u poretku atoma i dr.

Volumni defekt u čvrstim tvarima može biti šupljina, kristalić (zrno) druge faze ili materije (precipitati) i sl. Iako su volumni defekti mnogobrojni u običnim materijalima, njihovo je proučavanje u fizici čvrstog stanja manje razvijeno. Istraživanje jednostavnijih defekata zahtijeva gotovo idealne kristale, a ti obično ne sadržavaju volumne defekte.

defekt kristala. Hrvatska enciklopedija, mrežno izdanje. Leksikografski zavod Miroslav Krleža, 2018. Pristupljeno 15.12.2018. <http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=14184>.