Реферат: Кристаллогенезис - возникновение, рост и разрушение кристаллов
В
реальных кристаллах всегда присутствуют структурные дефекты, которые оказывают
существенное влияние на многие свойства твердых тел. К этим свойствам,
именуемым структурно-чувствительными, относятся те, которые связаны с движением
атомов или электронов. Это механические свойства (прочность и пластичность),
ионная и полупроводниковая электропроводность, люминесценция, фотопроводимость,
теплопроводность, скорость диффузии и фазовых превращений, и ряд других.
Дефекты
— любые отклонения от периодической структуры кристалла — классифицируют по их
размерам и протяженности областей решетки, на которое распространяется их
действие. Выделяют следующие типы дефектов кристаллической решетки:
1)
Точечные или нульмерные дефекты — нарушения в периодичности в изолированных
друг от друга точках решетки; во всех трех измерениях они не превышают одного
или нескольких междуатомных расстояний (параметров решетки). Точечные дефекты —
это вакансии, междоузельные атомы, атомы примеси, внедренные или в позиции
замещения.
2)
Линейные дефекты — одномерные, т. е. протяженные в одном измерении: нарушения
периодичности в одном измерении простираются на расстояния, сравнимые с размером
кристалла, а в двух других не превышают нескольких параметров решетки.
Специфические линейные дефекты — это дислокации. Неустойчивые линейные дефекты
могут возникать из цепочек точечных дефектов.
3)
Поверхностные или двумерные дефекты. Простираются в двух измерениях на
расстояния, сравнимые с размером кристалла, а в третьем составляют несколько
параметров решетки. Это плоскости двойникования у двойников, границы зерен и
блоков, дефекты упаковки, стенки доменов, и сама поверхность кристалла.
4)
Объемные или трехмерные. Это пустоты, поры, частицы другой фазы, включения.
Кроме
перечисленных, можно выделить особую группу дефектов, характерную, в основном,
для полупроводниковых кристаллов — микродефекты. Под микродефектами понимают
любые дефекты структуры субмикронных размеров.
История
получения искусственных кристаллов
Первую попытку
получения искусственных кристаллов можно отнести к Средневековью, к периоду
расцвета алхимии. И хотя конечной целью опытов алхимиков было получение золота
из простых веществ, можно предположить, что они пытались вырастить кристаллы
драгоценных камней.
Целенаправленное
создание искусственных кристаллов минералов связано с именем французского
химика М. Годена, которому в 1837 г. удалось получить мельчайшие (в 1 карат –
0,2 г) кристаллы рубина. В дальнейшем предпринимались неоднократные попытки
получения искусственных рубинов, и уже в конце XIX
в. удалось синтезировать ряд соединений группы корунда. А в 1902 г. французский
химик М.А. Вернейль начал поставлять на мировой рынок синтетические рубины,
позже сапфиры и шпинели.
Несколько позже были
синтезированы кристаллы многих драгоценных камней, нашедшие наряду с природными
широкое применение не только в качестве ювелирного сырья, но и в
промышленности, где понадобились уже монокристаллы достаточно крупных размеров.
В последние полвека в
связи с бурным развитием техники и приборостроения с каждым годом возрастает
потребность в кристаллах, обладающих специфическими свойствами, такими как
пьезоэлектрические, полупроводниковые, люминесцентные, акустические, лазерные,
оптические и т.д. Кроме того, для создания современных приборов требуются
кристаллы с такими уникальными свойствами, которыми природные объекты не
обладают. Все это способствует становлению промышленного выращивания
искусственных кристаллов.
Работы по теории и
практике выращивания кристаллов способствовали интенсивному развитию научных
исследований в области процессов реального кристаллообразования, в частности в
природных условиях.
Моделирование природных
процессов кристаллообразования в лаборатории позволяет понять и объяснить ряд
причин зарождения, роста и разрушения кристаллов в реальных условиях.
Список
используемой литературы
1.
Булах А.Г.
Минералогия с основами кристаллографии. М.: Альфа-М, 1989. – 156 с.
2.
Егоров-Тисменко
Ю.К. Кристаллография и кристаллохимия: учебник. – М.: КДУ, 2005. – 592 с.
3.
Попов Г.М.,
Шафрановский И.И. Кристаллография. М.: ГОСГЕО - ЛТЕХИЗДАТ, 1955г. – 215с
|