Krystalová porucha

Krystalové poruchy (neboli poruchy krystalové mřížky) jsou odchylky od tzv. ideální krystalové mřížky. V místě poruchy většinou dochází k termodynamické nerovnováze. Aby tato nerovnováha přešla do rovnovážného stavu, který je energeticky méně náročný, dochází v okolí poruchy k deformaci krystalové mřížky (např. atomy se posunují směrem k neobsazenému místu v mřížce).

Bodová porucha

Bodová porucha je narušení kontinuity mřížky v jednom bodě vlivem defektu. Bodové defekty jsou obecně vakance, intersticiály, substituce a jejich modifikace.

Vakance

Neobsazený uzel mřížky, který vzniká přechodem částice z tohoto uzlu např. do intersticiální polohy. Vakance mohou nést náboj nebo jsou elektroneutrální. Může docházet k tzv. difúzi vakance neboli k jejímu přemisťování v mřížce a to až na povrch. Migrace a vznik vakancí, a jiných bodových defektů mřížky, úzce souvisí s pravděpodobností udanou Boltzmannovou statistikou a tím i s teplotou.

Frenkelova porucha

Částice je jakoby „navíc“ v takovém místě krystalové mřížky, ve kterém by za normálních podmínek žádná částice být neměla. Zpravidla jde o částici, která se uvolnila ze své normální polohy v mřížce (tato porucha tedy úzce souvisí s poruchou předchozí) a přešla do mezimřížkové (intersticiální) polohy. Částice v intersticiální poloze může taktéž difundovat.

Substituční porucha

Vlastní částice krystalu je nahrazena částicí cizorodou (příměsí, nečistotou). Například máme křemíkový krystal, do kterého dodáme pár atomů germania a ty substituují atomy křemíku.

Příměs v intersticiální poloze

Jde o kombinaci předchozích dvou poruch (do krystalu se dostává cizorodá částice, která se navíc nachází v intersticiální poloze). Tato porucha také vykazuje schopnost difundovat, takže při kombinaci s vakancí může přecházet v předchozí poruchu - nečistotu v mřížkové poloze.

Dislokace mřížky

Čárová porucha neboli dislokace mřížky znamená, že porušená oblast má čárový charakter.

Hranová dislokace

Jedná se o typ poruchy, při níž chybí souvislá část atomů a tím dochází k deformaci mřížky v jejím okolí. Můžeme si to představit tak, že máme pravidelný čtverec atomů složený z 10×10 atomů a uprostřed čtverce chybí např. 5 atomů v řadě za sebou, které by zde za normálních okolností byly ve svých mřížkových polohách. Vlivem toho dojde v daném místě k deformaci posunem okolních atomů směrem do mezery. Jinými slovy se jedná o "přímkové vakance" v mřížkových polohách.

Šroubová (spirálová) dislokace

Znamená deformaci části mřížky, která se projeví hromadným posunem větší či menší skupiny částic oproti jejich poloze v dokonalém krystalu. Lze si to představit tak, že máme objemovou mřížku atomů, kterou uprostřed "nastřihneme" a obě nastřižené části vůči sobě posuneme od sebe o pár atomových vzdáleností. Výsledná mřížka se jeví jako šroubovice. Je to způsobeno zejména tím, že při růstu krystalu se preferují jisté plochy více než jiné.

Plošné poruchy

Hranice zrn

Porucha vzniká nahromaděním dislokací v místě krystalografických rovin.

Vrstvová porucha

Vzniká nahromaděním vakancí důsledkem velkého množství nečistot v krystalu.

Prostorové (objemové) poruchy

Vznikají velkým počtem dislokací.

Související články

Externí odkazy

Obrázky, zvuky či videa k tématu krystalová porucha na Wikimedia Commons
Krystalografie (seminární práce)
Úvod do krystalografie a strukturní analýzy (diplomová práce)
Úvod do mineralogie (internetová učebnice)