Amorf katı - Amorphous solid

İçinde yoğun madde fiziği ve malzeme bilimi , bir amorf (dan Yunan a olmadan, Morphe , şekil, form) ya da olmayan kristalin katı bir olan bir katı yoksun uzun ölçekli düzeni bir özelliğidir kristal . Bazı eski kitaplarda bu terim cam ile eş anlamlı olarak kullanılmıştır . Günümüzde, "camsı katı" veya "amorf katı", kapsayıcı kavram olarak kabul edilir ve cam daha özel bir durumdur: Cam, cam geçiş sıcaklığının altında stabilize edilmiş amorf bir katıdır . Polimerler genellikle amorftur. Diğer amorf katı türleri arasında jeller , ince filmler ve cam gibi nano yapılı malzemeler bulunur.

Amorf metaller düşük tokluğa , ancak yüksek mukavemete sahiptir.

Amorf malzemeler, birbirine bağlı yapısal bloklardan oluşan bir iç yapıya sahiptir. Bu bloklar, aynı bileşiğin karşılık gelen kristal fazında bulunan temel yapısal birimlere benzer olabilir. Bir malzemenin sıvı mı yoksa katı mı olduğu temel olarak temel yapı taşları arasındaki bağlantıya bağlıdır, bu nedenle katılar yüksek derecede bağlantı ile karakterize edilirken, sıvılardaki yapısal bloklar daha düşük bağlantıya sahiptir.

Farmasötik endüstrisinde, amorf ilaçların, amorf fazın yüksek çözünürlüğü nedeniyle kristalli muadillerine göre daha yüksek biyoyararlanıma sahip olduğu gösterilmiştir. Bununla birlikte, belirli bileşikler in vivo olarak amorf formlarında çökelmeye uğrayabilir ve birlikte uygulandıklarında birbirlerinin biyoyararlanımını azaltabilirler.

Nano yapılı malzemeler

Amorf malzemeler bile kimyasal bağın doğası gereği atomik uzunluk ölçeğinde kısa mesafe düzenine sahiptir ( kristal olmayan malzeme yapısı hakkında daha fazla bilgi için sıvıların ve camların yapısına bakın). Ayrıca, çok küçük kristallerde atomların büyük bir kısmı kristaldir; yüzeyin gevşemesi ve arayüzey etkileri, atomik konumları bozarak yapısal düzeni azaltır. X-ışını kırınımı ve transmisyon elektron mikroskobu gibi en gelişmiş yapısal karakterizasyon teknikleri bile bu uzunluk ölçeklerinde amorf ve kristal yapılar arasında ayrım yapmakta güçlük çeker.

Amorf ince filmler

Amorf fazlar, bir substrat üzerinde biriken birkaç nanometre ila onlarca mikrometre kalınlığındaki katı tabakalar olan ince filmlerin önemli bileşenleridir . Yapı bölgesi modelleri olarak adlandırılan modeller , çökelme sıcaklığının erime sıcaklığına oranı olan homolog sıcaklık T h'nin bir fonksiyonu olarak ince filmlerin mikro yapısını ve seramiklerini tanımlamak için geliştirilmiştir . Bu modellere göre, amorf fazların oluşması için gerekli (ancak yeterli olmayan) koşul, T h'nin 0,3'ten küçük olması, yani çökelme sıcaklığının erime sıcaklığının %30'unun altında olması gerektiğidir. Daha yüksek değerler için, biriken atomik türlerin yüzey difüzyonu, uzun menzilli atomik düzene sahip kristalitlerin oluşumuna izin verecektir.

Uygulamaları ile ilgili olarak, amorf metalik katmanlar keşfinde önemli bir rol oynadığı üstün iletkenlik olarak amorf metal Buckel ve Hilsch ile. Amorf metalik ince filmler de dahil olmak üzere amorf metallerin süper iletkenliğinin, şimdi fonon aracılı Cooper eşleşmesinden kaynaklandığı anlaşılmaktadır ve yapısal düzensizliğin rolü, güçlü çiftleşme Eliashberg süper iletkenlik teorisine dayanarak rasyonalize edilebilir. Günümüzde TiO 2 , SiO 2 , Ta 2 O 5 vb.'den yapılan optik kaplamalar ve bunların kombinasyonları çoğu durumda bu bileşiklerin amorf fazlarından oluşmaktadır. Gaz ayırıcı bir zar tabakası olarak ince amorf filmler üzerinde çok fazla araştırma yapılmaktadır . Teknolojik olarak en önemli ince, amorf bir film muhtemelen birkaç mil ince SiO ile temsil edilir 2 , bir metal oksit yan iletken alan etkili transistor (iletken kanal üzerinde izolatör olarak işlev gören tabakalar MOSFET ). Ayrıca, hidrojene amorf silikon , kısaca a-Si:H, ince film güneş pilleri için teknik öneme sahiptir . a-Si:H durumunda, silikon atomları arasındaki eksik uzun menzilli düzen, kısmen, yüzde aralığında hidrojenin varlığı ile indüklenir.

Amorf fazların oluşumu, ince film büyümesini incelemek için özellikle ilgi çekici bir fenomen olarak ortaya çıktı. Dikkat çekici bir şekilde, polikristal filmlerin büyümesi sıklıkla kullanılır ve kalınlığı sadece birkaç nm olabilen bir ilk amorf tabakadan önce gelir. En çok araştırılan örnek, yönlendirilmemiş molekül gibi ince çok kristalli silikon filmler ile temsil edilir. Birçok çalışmada ilk amorf tabaka gözlenmiştir. Kama şeklindeki polikristallerin , amorf fazdan ancak, kesin değeri çökelme sıcaklığına, arka plan basıncına ve çeşitli diğer proses parametrelerine bağlı olan belirli bir kalınlığı geçtikten sonra büyümek üzere transmisyon elektron mikroskobu ile tanımlandı . Bu fenomen, Ostwald'ın artan kararlılığa doğru artan yoğuşma süresi ile devam edecek fazların oluşumunu öngören aşamalar kuralı çerçevesinde yorumlanmıştır . Fenomenin deneysel çalışmaları, üzerinde ince filmin biriktiği alt tabaka yüzeyinin ve kirletici yoğunluğunun vs. açıkça tanımlanmış bir durumunu gerektirir.

topraklar

Topraktaki amorf malzemeler, toprakların yığın yoğunluğunu , agrega stabilitesini , plastisitesini ve su tutma kapasitesini güçlü bir şekilde etkiler . Düşük kütle yoğunluğu ve yüksek boşluk oranları çoğunlukla cam kırıkları ve diğer gözenekli minerallerin sıkıştırılmamasından kaynaklanmaktadır . Andisol topraklar en yüksek miktarda amorf malzeme içerir.

Referanslar

daha fazla okuma

  • R.Zallen (1969). Amorf Katıların Fiziği . Wiley Interscience .
  • SR Elliot (1990). Amorf Malzemelerin Fiziği (2. baskı). uzun adam .
  • N. Cusack (1969). Yapısal Olarak Düzensiz Maddenin Fiziği: Bir Giriş . GİB Yayıncılık.
  • NH Mart; RA Caddesi; MP Tosi, ed. (1969). Amorf Katılar ve Sıvı Hal . Springer.
  • DA Adler; BB Schwartz; MC Steele, ed. (1969). Amorf Malzemelerin Fiziksel Özellikleri . Springer.
  • A. Inoue; K. Hasimoto, ed. (1969). Amorf ve Nanokristal Malzemeler . Springer.

Dış bağlantılar