نقص بلوری چيست؟ قسمت دوم

در مقاله نواقص بلوري چيست؟ با مفهوم نواقص بلوري، برخي از انواع آن و علت پيش آمدن آنها قدري آشنا شديم. پيش از آن که وارد به مسائل ديگري از نواقص شبکه بلوري بپردازيم، لازم است که با نوع ديگري از آن ها آشنا شويم. يکي از کاستي هايي که در شبکه هاي بلوري فراوان ديده مي شود، نقص «بين نشيني» است. اين نقص حاصل قرار گرفتن يک اتم يا يون در محلي خارج از محل خود، در ميان ديگر اتم ها و يون ها مي باشد.

شکل 5- طرحي ساده از يک شبکۀ بلوري کامل

با فرض اينکه شکل 5 نمايانگر يک شبکه بلوري بدون نقص است انواع نواقص بين نشيني را نشان خواهيم داد:

شکل 6- طرحي ساده از بين نشيني اتم هاي خودي

نقص بين نشيني به دو شکل خود را نشان مي دهد:
يکي از صور اين عيب، بين نشيني خود اتم ها و يون هاي متعلق به شبکه در فضاي موجود بين اتم ها و يون هاي ديگر آن مي باشد که در شکل 6 نشان داده شده است؛ بديهي است که شرط ايجاد اين عيب سازگاري اندازۀ يون بين نشين، با فضاهاي خالي موجود ميان يون هاي شبکه بلوري است؛ زيرا يون بين نشين بايد بتواند خود را در فضاهاي موجود بين ديگر يون ها جا کند.

شکل 7- طرحي ساده از بين نشيني يون هاي غريبه

نوع ديگر نقص بين نشيني، قرارگرفتن يک يون خارجي در فضاي ميان يون هاست (مطابق شکل 7). بديهي است که سازگاري اندازۀ يون بين نشين با فضاي خالي موجود در ميان يون هاي شبکه بلوري، در اين نوع از بين نشيني هم ضروري است. البته همانطور که در تصاوير6 و7 نيز ديده مي شود، شبکه بلوري امکان تغيير شکل جزئي براي پذيرفتن يون بين نشين را دارد که ميزان آن به اندازۀ يون بين نشين بستگي دارد، اين تغيير شکل جزئي ساختار شبکه بلوري که «اعوجاج شبکه» خوانده مي شود مي تواند به صورت کشيدگي ـ در برابر يون هاي بزرگتر از فضاي خالي موجودـ (شکل 6) و يا جمع شدگي ـ در برابر يون هاي کوچکتر از فضاي موجودـ (در شکل 7) خود را نشان دهد.
حضور يون هاي خارجي در شبکه هميشه به صورت بين نشيني نيست؛ گاهي هم اين يون ها به جاي يون هاي خود شبکه مي نشينند. اين عمل «نقص جانشيني» را در شبکه بلوري ايجاد مي کند.

شکل 8ـ طرحي ساده از يک شبکه بلوري کامل

اگر شکل 8 را يک شبکۀ بلوري کامل در نظر بگيريم، مي توانيم در شکل 9 نقص جانشيني که به صورت قرار گرفتن يک يون خارجي(يون قرمز صورتي رنگ) به جاي يکي از يون هاي اصلي(يون هاي آبي رنگ) در شبکه نشان داده شده است را، تشخيص دهيم:

شکل 9- طرحي ساده از بين نشيني يون هاي غريبه

يون جانشين شده مي تواند کاتيون يا آنيون باشد که در حالت اول نقص حاصل «جانشيني کاتيوني» و در حالت دوم «جانشيني آنيوني» خواهد بود.

تفاوت نقص هاي بين نشيني و جانشيني را مي توان در مقايسه تصاوير 7 و 9 مشاهده کرد.
همانطور که در شکل 7 ديده مي شود، در حالت بين نشيني، يون خارجي در جاي يون اصلي شبکه قرار نگرفته است بلکه در فضاهاي خالي موجود در شبکه جاي دارد ، در حالي که در نقص جانشيني همانطور که در شکل 9 نيز ديده مي شود، يون خارجي درست در محل يکي از يون هاي اصلي شبکه قرار گرفته و به جاي آن نشسته است.

نواقص جانشيني نيز مانند نواقص بين نشيني، موجب اعوجاج در شبکه بلوري خواهند شد، بديهي است که در اينجا هم ميزان اعوجاج متناسب با اختلاف اندازۀ يون خارجي واردشده در شبکه و يون اصلي شبکه مي باشد. بنابراين اين نوع نقص نيز مي تواند سبب کشيدگي و يا جمع شدگي شبکه بلوري در اطراف محل دچار نقص شود.

حال که با انواع بيشتري از کاستي هاي شبکه بلوري آشنا شديم لازم است که به يک پرسش جدي بيانديشيم:
آيا نقص هاي شبکه بلوري که آن را عيوب شبکه بلوري نيز مي ناميم واقعاً بد هستند؟ آيا اين نواقص بر خواص ماده اثر منفي مي گذارند؟ يا اينکه حتي ممکن است موجب بهبود برخي از خواص مواد نيز بشوند؟!

این مقاله را در سایت باشگاه نانو هم می توانید مطالعه کنید