Паракристаллический - Paracrystalline

Паракристаллический материалы определяются как имеющие ближний и средний порядок в своей решетке (аналогично жидкокристаллический фазы), но отсутствует кристалл -подобное дальнее упорядочение хотя бы в одном направлении.[1]

Упорядочение - это регулярность появления атомов в предсказуемой решетке, измеренная от одной точки. В упорядоченном, идеально кристаллическом материале, или монокристалл, расположение каждого атома в структуре можно описать точно, исходя из единственного начала. 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. Расстояние, на котором можно предсказать расположение атомов, называется корреляция длина . Паракристаллический материал обнаруживает корреляцию где-то между полностью аморфным и полностью кристаллическим.

Основной, наиболее доступный источник кристалличность информация дифракция рентгеновских лучей и криоэлектронная микроскопия,[2] хотя для наблюдения сложной структуры паракристаллических материалов могут потребоваться другие методы, такие как флуктуационная электронная микроскопия[3] в комбинации с плотность состояний моделирование[4] электронных и колебательных 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 настоящий[7] паракристалл.

Рольф Хоземанн определяет идеальный паракристалл: электронная плотность Распределение любого материала эквивалентно распределению паракристалла, когда для каждого строительного блока существует одна идеальная точка, так что статистика расстояний до других идеальных точек идентична для всех этих точек. В электронная конфигурация каждого строительного блока вокруг его идеальной точки статистически не зависит от своего 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. Реальные паракристаллы, с другой стороны, подчиняются эмпирическому α * -закону,[10] что 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» вышел в печать годом ранее.[13]Общая теория паракристаллов сформулирована в базовом учебнике,[14] а затем доработаны / уточнены разными авторами.

Приложения

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]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Войлс, П. М .; Зотов, Н .; Nakhmanson, S.M .; Драбольд, Д. А .; Гибсон, Дж. М .; Treacy, M. M. J .; Кеблински, П. (2001). «Структура и физические свойства паракристаллических атомистических моделей аморфного кремния» (PDF). Журнал прикладной физики. 90 (9): 4437. Bibcode:2001JAP .... 90,4437V. Дои:10.1063/1.1407319.
  2. ^ Berriman, J. A .; Li, S .; Hewlett, L.J .; Василевский, С .; Кискин, Ф. Н .; Картер, Т .; Hannah, M. J .; Розенталь, П. Б. (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. Дои:10.1073 / pnas.0902977106. ЧВК  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. Дои:10.1088/0953-8984/19/45/455202.
  4. ^ Nakhmanson, S .; Voyles, P .; Муссо, Норманд; Barkema, G .; Драбольд, Д. (2001). «Реалистичные модели паракристаллического кремния». Физический обзор B. 63 (23): 235207. Bibcode:2001PhRvB..63w5207N. Дои:10.1103 / PhysRevB.63.235207. HDL:1874/13925.
  5. ^ Б. Савицкий, Р. Ховден, К. Уизэм, Дж. Янг, 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. Дои:10.1021 / acs.nanolett.6b02382. PMID  27540863.CS1 maint: несколько имен: список авторов (связь)
  6. ^ Хоземанн, Рольф (1950). "Röntgeninterferenzen an Stoffen mit flüssigkeitsstatistischen Gitterstörungen". Zeitschrift für Physik. 128 (1): 1–35. Bibcode:1950ZPhy..128 .... 1H. Дои:10.1007 / BF01339555.
  7. ^ Р. Хосеманн: Grundlagen der Theorie des Parakristalls und ihre Anwendungensmöglichkeiten bei der Untersuchung der Realstruktur kristalliner Stoffe, Kristall und Technik, Band 11, 1976, S. 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 .; Балта-Кальеха, Ф. Дж. (1981). «Новые аспекты настоящего паракристалла». Acta Crystallographica Раздел A. 37 (1): 85–91. Bibcode:1981AcCrA..37 ... 85H. Дои:10.1107 / S0567739481000156.
  10. ^ Hosemann, R .; Hentschel, M. P .; Balta-Calleja, F.J .; Кабаркос, Э. Лопес; Хинделех, А. М. (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, A.M .; Хоземанн, Р. (1991). «Микропаракристаллы: промежуточная стадия между кристаллическим и аморфным». Журнал материаловедения. 26 (19): 5127–5133. Bibcode:1991JMatS..26.5127H. Дои: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. Дои:10.1039 / TF9332901016.
  14. ^ Hosemann R .; Багчи Р.Н. (1962). Прямой анализ дифракции на веществе. Амстердам; Нью-Йорк: Северная Голландия. OCLC  594302398.
  15. ^ Baianu I.C. (1978). «Рассеяние рентгеновских лучей частично неупорядоченными мембранными системами». Acta Crystallogr. А. 34 (5): 751–753. Bibcode:1978AcCrA..34..751B. Дои:10.1107 / S0567739478001540.