Беспорядок в твердых телах

БЕСПОРЯДОК В ТВЕРДЫХ
ТЕЛАХ
Выполнил:
Митруков Максим, 553 гр.
ИДЕАЛЬНЫЙ
ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ ПОРЯДОК
Высшая степень пространственного
порядка (кроме вакуума!) наблюдается
в кристалле.
Кристаллы кварца
Элементарная ячейка альфа-кварца
ДАЛЬНИЙ ПОРЯДОК И БЕСПОРЯДОК В
КОНДЕНСИРОВАННЫХ СРЕДАХ
Когда говорят о дальнем порядке, имеют в виду то, что между
значением некоторой физической величины в произвольной точке
и ее значением в бесконечно удаленной точке существует
корреляция (определенная взаимозависимость).
ДП в кристаллическом ТТ: имеется корреляция плотности.
Кристаллы обладают:
-) трансляционным ДП - означает возможность построить
структуру путем трансляции на определенные вектора
элементарной ячейки
-) ориентационным ДП - означает,
что поворот кристалла вокруг
определенной оси совмещает
атомные позиции с самими собой.
Корреляционная функция
G(r) = {ψ(0)ψ(r)} - функция, описывающая
корреляцию величины, характеризующей
порядок в системе, в разных точках системы
Если G(r) –> 0 при |r| –>∞, то возможен
только БП в расположении атомов
Для аморфных систем, стекол:
G(r) ~ ехр(- |r|/ξ),
ξ — корреляционная длина, расстояние, на котором еще существует
порядок
Для последовательных координационных сфер в
бинарном сплаве:
G(r)= R^(-1)*ехр(- |R|/ξ),
Неполнота порядка характеризует
беспорядок в системе.
Беспорядок – это не только хаос.
Этот термин предполагает наличие
испорченного порядка или идеала
порядка, который в данном случае не
реализуется.
ОБЩИЕ СВОЙСТВА
НЕУПОРЯДОЧЕННЫХ СИСТЕМ
Классы неупорядоченных систем:
С композиционным беспорядком (неупорядоченные твердые
растворы или сплавы замещения)
Рис. 1. Пример композиционного
беспорядка - Сплав замещения: а упорядоченный, б - неупорядоченный
С топологическим беспорядком (аморфные, жидкие и газообразные
среды)
Рис. 2. Пример топологического
беспорядка - двумерный кремнезем
SiO2: а - кварц (упорядоченное
состояние);
б - стекло (неупорядоченное
состояние, появляются пяти- и семи
членные кольца)
Рис. 3. Топологический
беспорядок в жидкости
Аморфное состояние твердого тела.
Ближний порядок и его характеристики
Для аморфных твердых тел характерен ближний
порядок в расположении атомов.
БП в аморфных твердых телах может быть
охарактеризован с помощью радиальной функции
распределения атомов g(r).
Рис.1. Радиальная функция
распределения
а.- для идеального кристалла
б.- для поликристалла
Рис.2. Характерные черты радиальной
функции распределения в
аморфных материалах

4  sin 
s s
Дифракционные методы анализа БП в

аморфных материалах
Теории: дифракции рентгеновских лучей, электронов и
нейтронов.
Рентгенодифракционный эксперимент дает распределение
интенсивности I(s) рассеянного излучения

4π  sin θ
s s
λ
,где  - угол рассеяния,
 - длина волны используемого излучения
б
7000
6000
350
а
АМг-1
АМг-2
5000
300
АМг-1
АМг-2
4000
D(r)
Al
250
I(s), эл.ед. .
Al
3000
2000
200
1000
150
0
100
-1000
0
50
0
1
2
3
4
-1
s x10 , 1/нм
5
6
7
1
2
3
4
5
r х 10, нм
6
7
8