شبه التبلور

📅 آخر تحديث: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٣ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 1 صور
الموسوعة الحرة

في علم المواد ، تُعرَّف المواد شبه البلورية بأنها ذات ترتيب قصير ومتوسط ​​المدى في شبكتها ( على غرار أطوار البلورات السائلة ) ولكنها تفتقر إلى الترتيب طويل المدى الشبيه بالبلورات في اتجاه واحد على الأقل. [ 1 ]

الأصل والتعريف

صاغ الراحل فريدريش رين مصطلحي "البلورية الجزئية" و"البلورة الجزئية" عام 1933. [ 2 ] وقد ظهرت المصطلحات الألمانية المقابلة لهما، مثل "Parakristall"، في المطبوعات قبل ذلك بعام. [ 3 ] وتم وضع نظرية عامة للبلورات الجزئية في كتاب مرجعي أساسي، [ 4 ] ثم قام العديد من المؤلفين بتطويرها وتحسينها.

يُعرّف رولف هوسمان البلورة الموازية المثالية على النحو التالي: " يكون توزيع كثافة الإلكترونات في أي مادة مكافئًا لتوزيعها في البلورة الموازية عندما يكون لكل وحدة بناء نقطة مثالية واحدة، بحيث تكون إحصائيات المسافة إلى النقاط المثالية الأخرى متطابقة لجميع هذه النقاط. ويكون التوزيع الإلكتروني لكل وحدة بناء حول نقطتها المثالية مستقلًا إحصائيًا عن نظيره في وحدات البناء المجاورة. وتُقابل وحدة البناء، إذن، المحتوى المادي لخلية من هذه الشبكة الفراغية "الضبابية"، والتي تُعتبر بلورة موازية." [ 5 ]

نظرية

الترتيب هو انتظام ظهور الذرات في شبكة بلورية يمكن التنبؤ بها، عند قياسها من نقطة واحدة. في مادة بلورية مثالية عالية الترتيب، أو بلورة أحادية ، يمكن وصف موقع كل ذرة في البنية بدقة انطلاقًا من نقطة أصل واحدة. في المقابل، في بنية غير منتظمة مثل سائل أو مادة صلبة غير متبلورة ، يمكن وصف موقع أقرب الجيران، وربما ثاني أقرب الجيران، انطلاقًا من نقطة أصل (مع قدر من عدم اليقين)، وتتناقص القدرة على التنبؤ بالمواقع بسرعة بعد ذلك. تُعرف المسافة التي يمكن عندها التنبؤ بمواقع الذرات بطول الترابط .ξ{\displaystyle \xi }تُظهر المادة شبه البلورية علاقة ما بين المادة غير المتبلورة تمامًا والمادة البلورية تمامًا.

يُعد حيود الأشعة السينية والمجهر الإلكتروني فائق البرودة المصدرَ الأساسي والأكثر سهولةً للحصول على معلومات حول التبلور ، [ 6 ] مع ذلك، قد تكون هناك حاجة إلى تقنيات أخرى لرصد البنية المعقدة للمواد شبه البلورية، مثل مجهر الإلكترون المتذبذب [ 7 ] بالاقتران مع نمذجة كثافة الحالات [ 8 ] للحالات الإلكترونية والاهتزازية. ويمكن لمجهر المسح الإلكتروني النافذ توفير توصيف للفضاء الحقيقي والفضاء المتبادل لشبه التبلور في المواد النانوية، مثل المواد الصلبة ذات النقاط الكمومية . [ 9 ]

يتم وصف تشتت الأشعة السينية والنيوترونات والإلكترونات على البلورات الموازية كميًا بواسطة نظريات البلورات الموازية المثالية [ 10 ] والحقيقية [ 11 ] .

يمكن في كثير من الأحيان إهمال الاختلافات العددية في تحليلات تجارب الحيود بناءً على أي من هاتين النظريتين حول شبه التبلور. [ 12 ]

تمامًا مثل البلورات المثالية، تمتد البلورات الموازية المثالية نظريًا إلى ما لا نهاية. أما البلورات الموازية الحقيقية، من ناحية أخرى، فتخضع لقانون α* التجريبي، [ 13 ] الذي يقيد حجمها. ويتناسب هذا الحجم أيضًا عكسيًا مع مكونات موتر التشوه الموازي. وبالتالي، تتكون التجمعات الصلبة الأكبر حجمًا من بلورات موازية دقيقة. [ 14 ]

التطبيقات

كان نموذج البلورة الموازية مفيدًا، على سبيل المثال، في وصف حالة مواد أشباه الموصلات شبه المتبلورة جزئيًا بعد الترسيب. كما تم تطبيقه بنجاح على البوليمرات الاصطناعية، والبلورات السائلة، والبوليمرات الحيوية، والمواد الصلبة ذات النقاط الكمومية، والأغشية الحيوية. [ 15 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ فويلز، ب.م.؛ زوتوف، ن.؛ ناخمانسون، س.م.؛ درابولد، د.أ.؛ جيبسون، ج.م.؛ تريسي، م.م.ج.؛ كيبلينسكي، ب. (2001). "بنية وخواص فيزيائية لنماذج ذرية شبه بلورية من السيليكون غير المتبلور" (ملف PDF) . مجلة الفيزياء التطبيقية . 90 (9): 4437. Bibcode : 2001JAP....90.4437V . doi : 10.1063/1.1407319 .
  2. ↑ ف. رين، تحقيقات واعتبارات تتعلق بالبلورية الجزئية، معاملات جمعية فاراداي 29 (1933) 1016-1032
  3. ↑ رين، فريدريش (1933). "دراسات واعتبارات تتعلق بالبلورية الجزئية". معاملات جمعية فاراداي . 29 (140): 1016. doi : 10.1039/TF9332901016 .
  4. ↑ هوسمان ر.؛ باغشي ر.ن. (1962). التحليل المباشر للحيود بواسطة المادة . أمستردام؛ نيويورك: نورث هولاند. OCLC 594302398 . 
  5. ^ ر. هوسمان، Der Ideale Parakristall und die von ihm gestreute kohaerente Roentgenstrahlung، Zeitschrift für Physik 128 (1950) 465–492
  6. ↑ بيريمان، جيه إيه؛ لي، إس؛ هيوليت، إل جيه؛ واسيلفسكي، إس؛ كيسكين، إف إن؛ كارتر، تي؛ هانا، إم جيه؛ روزنتال، بي بي (29 سبتمبر 2009). "التنظيم البنيوي لأجسام ويبيل-بالاد كما كشف عنه المجهر الإلكتروني فائق البرودة للخلايا البطانية المُزجّجة" . وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 106 (41): 17407-17412 . Bibcode : 2009PNAS..10617407B . doi : 10.1073/pnas.0902977106 . PMC 2765093. PMID 19805028 .  
  7. ↑ بيسواس، بارثابراتيم؛ عطا-فين، ريموند؛ تشاكرابورتي، إس؛ درابولد، دي إيه (2007). "معلومات الفضاء الحقيقي من مجهر الإلكترون المتذبذب: تطبيقات على السيليكون غير المتبلور". مجلة الفيزياء: المادة المكثفة . 19 (45) 455202. arXiv : 0707.4012 . Bibcode : 2007JPCM...19S5202B . doi : 10.1088/0953-8984/19/45/455202 . S2CID 14043098 . 
  8. ↑ ناخمانسون، س.؛ فويلز، ب.؛ موسو، نورماند؛ باركيما، ج.؛ درابولد، د. (2001). "نماذج واقعية للسيليكون شبه البلوري". مجلة Physical Review B. 63 ( 23) 235207. Bibcode : 2001PhRvB..63w5207N . doi : 10.1103/PhysRevB.63.235207 . hdl : 1874/13925 . S2CID 14485235 . 
  9. ↑ ب. سافيتزكي، ر. هوفدين، ك. ويذام، ج. يانغ، ف. وايز، ت. هانراث، و ل. ف. كوركوتيس (2016). "انتشار الاضطراب البنيوي في المواد الصلبة ذات النقاط الكمومية المتصلة فوقيًا من المقياس الذري إلى المقياس الميكروني". رسائل نانو . 16 (9): 5714-5718 . Bibcode : 2016NanoL..16.5714S . doi : 10.1021/acs.nanolett.6b02382 . PMID 27540863 . {{cite journal}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  10. ^ رولف هوسمان (1950). "Röntgeninterferenzen an Stoffen mit Flussigkeitsstatistischen Gitterstörungen". Zeitschrift für Physik . 128 (1): 1– 35. بيب كود : 1950ZPhy..128....1H . دوى : 10.1007/BF01339555 . S2CID 125247872 . 
  11. ^ ر. هوسمان: Grundlagen der Theorie des Parakristalls und ihre Anwendungensmöglichkeiten bei der Unter suchung der Realstruktur kristalliner Stoffe, Kristall und Technik, Band 11, 1976, S. 1139–1151
  12. ↑ هوسمان، ر.؛ فوغل، و.؛ ويك، د.؛ بالتا-كاليخا، ف.ج. (1981). "جوانب جديدة للبلورة الموازية الحقيقية". مجلة أكتا كريستالوغرافيكا، القسم أ . 37 (1): 85-91 . رمز Bibcode : 1981AcCrA..37...85H . doi : 10.1107/S0567739481000156 .
  13. ↑ هوسمان، ر؛ هينتشل، م.ب؛ بالتا-كاليخا، ف.ج؛ كاباركوس، إ. لوبيز؛ هينديله، أ.م (20 فبراير 1985). "ثابت α*، حالة التوازن، ومستويات الشبكة الحاملة في البوليمرات، والبوليمرات الحيوية، والمحفزات". مجلة الفيزياء ج: فيزياء الحالة الصلبة . 18 (5). دار نشر IOP: 961-971 . doi : 10.1088/0022-3719/18/5/004 . ISSN 0022-3719 . OCLC 4843539431 .  
  14. ↑ هينديله، أ.م.؛ هوسمان، ر. (1991). "البلورات المجهرية: المرحلة الوسيطة بين البلوري وغير البلوري". مجلة علوم المواد . 26 (19): 5127-5133 . Bibcode : 1991JMatS..26.5127H . doi : 10.1007/BF01143202 . S2CID 135930955 . 
  15. ↑ بايانو، آي سي (1978). "تشتت الأشعة السينية بواسطة أنظمة غشائية غير منتظمة جزئيًا". أكتا كريستالوغرافيكا أ . 34 (5): 751-753 . رمز Bibcode : 1978AcCrA..34..751B . doi : 10.1107/S0567739478001540 .