Дефект вакансии - Vacancy defect

Электронная микроскопия вакансий серы в монослой из дисульфид молибдена. Правый кружок указывает на дивакансию, т.е. атомы серы отсутствуют как над, так и под слоем Мо. Остальные кружки - одиночные вакансии, т. Е. Атомы серы отсутствуют только над или под слоем Mo. Шкала шкалы: 1 нм.[1]

В кристаллография, а вакансия это тип точечный дефект в кристалл где атом отсутствует в одном из решетка места.[2] Кристаллы по своей природе обладают дефектами, которые иногда называют кристаллические дефекты. Он также известен как Дефект Шоттки, хотя в ионные кристаллы 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 решетка узлов к тем, которые содержат атомы).[2] При температуре плавления некоторых металлов соотношение может составлять примерно 1: 1000.[3] Эта температурная зависимость может быть смоделирована следующим образом:

куда Nv - концентрация вакансий, Qv - энергия, необходимая для образования вакансии, kB это Постоянная Больцмана, Т - абсолютная температура, а N - концентрация атомных узлов, т.е.

куда ρ это плотность, NА Константа Авогадро, и А 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.

Материальная физика

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. В случае более ограниченных конструкций, таких как углеродные нанотрубки однако вакансии и другие кристаллические дефекты могут значительно ослабить материал.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ 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:2015 НатКо ... 6E6293H. Дои:10.1038 / ncomms7293. ЧВК  4346634. PMID  25695374.
  2. ^ а б Эрхарт, П. (1991) "Свойства и взаимодействия атомных дефектов в металлах и сплавах", глава 2, с. 88 дюйм Landolt-Börnstein, Новая серия III, Vol. 25, Шпрингер, Берлин
  3. ^ Сигел, Р. В. (1978). «Концентрации вакансий в металлах». Журнал ядерных материалов. 69-70: 117–146. Bibcode:1978JNuM ... 69..117S. Дои:10.1016/0022-3115(78)90240-4.
  4. ^ «Дефекты и нарушения в углеродных нанотрубках» (PDF). Филип Дж. Коллинз. Получено 8 апреля 2020.

внешняя ссылка