تاریخچه ی:
ساختار بلوری
!تاریخچه
در پی کشف پراش ((اشعه ایکس|اشعههای ایکس)) توسط رونتگن و انتشار یک رشته محاسبات و پیشبینیهای ساده و موفقیت آمیز در مورد ((خواص بلوری مواد|ویژگیهای بلورین)) ، بررسی ساختارهای بلوری بصورت دقیقتر شروع گردید. ناظرهای اولیه با توجه به نظم شکل خارجی بلورها به این نتیجه رسیدند که بلورها از تکرار منظم سنگ بناهای همانند بوجود میآیند.
زمانیکه ((بلور|بلوری)) در شرایط محیطی ثابت رشد میکند، شکل آن در حین رشد تغییر نمیکند، گویی سنگ بناهای همانند بطور پیوسته به آن افزوده میشوند. این سنگ بناها ، اتمها یا گروههایی از اتمها هستند، که بلور یک آرایه متناوب سه بعدی از اتمهاست. این موضوع با این کشف کانی شناسان در قرن هیجدهم که اعداد شاخص جهتهای تمام وجوه بلور اعداد درستند، آشکار شد.
!آزمایش ساده
یک ((لیوان)) معمولی برداشته و آن را از ((آب)) پر کنید. حال مقداری ((شکر)) در داخل لیوان ریخته و آن را با ((قاشق)) به هم بزنید، تا شکر کاملا در آب حل گردد. این عمل را تا جایی ادامه بدهید که دیگر شکر اضافه شده به آب لیوان در آن حل نشود و در لیوان ته نشین گردد. چنین محلولی را اصطلاحا ((محلول اشباع)) شده آب و شکر میگویند.
حال یک دانه ((قند|حبه قند)) را که قسمتی از آن شکسته شده است و بصورت مکعب کامل نمیباشد، انتخاب کنید حال حبه قند را بوسیله یک تکه نخ بسته و در داخل لیوان آویزان کنید. بعد از چند روز ملاحظه میکنید که قسمت شکسته شده حبه قند کاملا ترمیم یافته و حبه قند بصورت مکعب کامل در آمده است. این آزمایش نمونه بسیار ساده از رشد ((بلور)) است.
!ساختار کلی
بلور ایده آل از تکرار بی پایان واحدهای ساختاری همانند در ((فضا)) بوجود میآید. در سادهترین بلورها ، مانند ((مس)) ، ((نقره)) ، ((آهن)) و ((فلزات قلیایی)) ، این واحدهای ((ساختمان اتم|ساختاری یک تک اتم)) است. در اکثر مواد واحد ساختاری شامل چندین ((اتم)) یا ((ملکول)) است. در ((بلور معدنی|بلورهای معدنی)) این تعداد تا حدود 100 و در ((بلور پروتیین|بلورهای پروتیین)) به 10000 میرسد. ساختار تمام بلورها بر حسب شبکهای که به هر نقطه آن گروهی از اتمها متصل هستند، توصیف میگردد. این گروه اتمها را پایه میگویند. پایه در ((فضا)) تکرار میشود تا ساختار بلور را تشکیل دهد.
!ساختار بلوری غیر ایده آل
از نظر بلورنگاران کلاسیک ، بلور ایدهآل از تکرار دورهای واحدهای یکسان در فضا شکل میگیرد. ولی هیچ دلیل عمومی وجود ندارد که بلور ایدهآل حالت مینیمم انرژی اتمها در ((صفر مطلق)) باشد. در طبیعت ساختارهای بسیاری وجود دارند که با آنکه منظم هستند، کاملا دوره نیستند. نظر ایدهآل بلورنگاران لزوما یک قانون طبیعت نیست. بعضی از ساختارهای غیر دورهای ممکن است فقط فرا پایدار باشند و طول عمر بسیار درازی داشته باشند.
!انوع ساختاری بلوری
انواع مختلف ساختارهای بلوری وجود دارند که چند مورد از ساختارهای بلوری ساده و مورد توجه همگانی عبارتند از :
*__ساختار مکعبی مرکز سطحی (fcc) :__
در این حالت یاخته بسیط ، لوزی رخ است. بردارهای انتقال بسیط نقطه شبکه واقع در مبدا را به نقاط شبکه واقع در مراکز وجوه وصل میکنند.
*__ساختار مکعبی مرکز حجمی (bcc) :__
در این حالت یاخته بسیط لوزی رخی است که هر ضلع آن برابر است و زاویه بین اضلاع مجاور است.
*__ساختار سدیم کلرید Nacl :__
در این حالت پایه شامل یک اتم Na و یک اتم Cl است که به اندازه نصف تعداد اصلی مکعب یکه از هم فاصله دارند.
*__ساختار سدیم کلرید CsCl :__
در این حالت در هر یاخته بسیط یک مولکول وجود دارد. هر اتم در مرکز مکعبی متشکل از اتمهای نوع مخالف قرار دارد.
*__ساختار تنگ پکیده شش گوش (hcp) :__
در این ساختار مکانهای اتمی یک شبکه فضایی را بوجود نمیآورند. شبکه فضایی یک شش گوشی ساده است که به هر نقطه شبکه آن پایهای با دو اتم یکسان مربوط میشود.
*__((ساختمان الماس|ساختار الماسی)) :__
در این حالت شبکه فضایی fcc است. این ساختار نتیجه پیوند کووالان راستایی است.
*__ساختار مکعبی روی سولفید zns :__
ساختار الماس را میتوان به صورت دو ساختار fcc که نسبت به یکدیگر به اندازه یک چهارم قطر اصلی جابجا شدهاند، در نظر گرفت. ساختار مکعبی روی سولفید از قرار دادن اتمهای zn روی یک شبکه fcc و اتمهای S رویی شبکه fcc دیگر نتیجه میشود.
*__ساختار شش گوشی روی سولفید ( و ورلستاین ) :__
اگر فقط اتمهای همسایه اول را در نظر بگیریک، نمیتوان بین دو حالت zns مکعبی و شش گوشی فرق گذاشت. اما اگر همسایههای دوم را در نظر بگیریم میتوان این دو حالت را از هم تمییز داد.
!علت مطالعه ساختارهای بلوری
از آنجا که بیشتر ((قطعات الکترونیکی)) مانند ((دیود)) ، ((ترانزیستور)) و ... از بلورها ساخته میشود. همچنین به دلیل گسترش روز افزون وسایل الکترونیکی و توجه بیش از حد به ساختن ((ریزتراشه کامپیوتری|ریزتراشههای کامپیوتری)) با ابعاد بسیار کم ، توجه فوق العاده به سمت ((بلورشناسی)) و مطالعه ساختارهای بلوری شده است. و ((دانشمندان)) مختلف در سطح جهان مطالعات وسیعی را در این زمینه انجام میدهند، که از آن جمله میتوان به فعالیتهای ((انجمن نانوتکنولوژی)) اشاره کرد.
!مباحث مرتبط با عنوان
*((بردارهای انتقال شبکه))
*((اعمال تقارنی))
*((شبکه و انواع آن))
*((عمل وارون سازی))
*((شبکه های دو بعدی و سه بعدی))
*((دستگاه شاخص گذاری صفحات بلوری))
*((شیشه))
*((همسایه))