संरचना (रसायन विज्ञान)

भौतिक रसायन विज्ञान में और सामग्री विज्ञान, बनावट एक polycrystalline  नमूने के क्रिस्टलोग्राफिक ओरिएंटेशन का वितरण है (यह भूवैज्ञानिक कपड़े (भूविज्ञान) का भी हिस्सा है)। एक नमूना जिसमें ये अभिविन्यास पूरी तरह से यादृच्छिक हैं, को कोई अलग बनावट नहीं कहा जाता है। यदि क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास यादृच्छिक नहीं हैं, लेकिन कुछ पसंदीदा अभिविन्यास हैं, तो नमूने में एक कमजोर, मध्यम या मजबूत बनावट है। डिग्री पसंदीदा अभिविन्यास वाले क्रिस्टल के प्रतिशत पर निर्भर है।

बनावट लगभग सभी इंजीनियर सामग्रियों में देखी जाती है, और सामग्री के गुणों पर इसका बहुत प्रभाव पड़ सकता है। थर्मो-मैकेनिकल प्रक्रियाओं के दौरान सामग्री में बनावट बनती है, उदाहरण के लिए उत्पादन प्रक्रियाओं के दौरान उदा। रोलिंग (धातु)। नतीजतन, अवांछित बनावट की मात्रा को कम करने के लिए रोलिंग प्रक्रिया को अक्सर गर्मी उपचार के बाद किया जाता है। बनावट के लक्षण वर्णन और सामग्री के माइक्रोस्ट्रक्चर के साथ संयोजन में उत्पादन प्रक्रिया को नियंत्रित करने से सामग्री के गुणों को निर्धारित करने में मदद मिलती है, यानी 'प्रसंस्करण-सूक्ष्म संरचना-बनावट-संपत्ति संबंध''।  साथ ही, भूगर्भीय चट्टानें गठन प्रक्रियाओं के अपने थर्मो-मैकेनिक इतिहास के कारण बनावट दिखाती हैं।

एक चरम मामला बनावट का पूर्ण अभाव है: पूरी तरह से यादृच्छिक क्रिस्टलीय अभिविन्यास के साथ एक ठोस में क्रिस्टलीय के आकार की तुलना में पर्याप्त रूप से बड़े पैमाने पर समदैशिक  गुण होंगे। विपरीत चरम एक पूर्ण एकल क्रिस्टल है, जिसमें ज्यामितीय आवश्यकता के कारण एनिस्ट्रोपिक गुण होने की संभावना है।

लक्षण वर्णन और प्रतिनिधित्व
बनावट विभिन्न तरीकों से निर्धारित की जा सकती है। कुछ विधियां बनावट के मात्रात्मक विश्लेषण की अनुमति देती हैं, जबकि अन्य केवल गुणात्मक हैं। मात्रात्मक तकनीकों में, सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला एक्स-रे विवर्तन बनावट गोनियोमीटर का उपयोग करता है, इसके बाद इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शी को स्कैन करने में इलेक्ट्रॉन बैकस्कैटर विवर्तन (ईबीएसडी) विधि होती है। गुणात्मक विश्लेषण लॉउ फोटोग्राफी, सरल एक्स-रे विवर्तन या ध्रुवीकृत प्रकाश माइक्रोस्कोपी के साथ किया जा सकता है। न्यूट्रॉन विवर्तन और सिंक्रोट्रॉन उच्च ऊर्जा एक्स-रे | उच्च-ऊर्जा एक्स-रे विवर्तन बल्क सामग्रियों की बनावट और सीटू विश्लेषण के निर्धारण के लिए उपयुक्त हैं, जबकि प्रयोगशाला एक्स-रे विवर्तन उपकरण पतली फिल्मों की बनावट का विश्लेषण करने के लिए अधिक उपयुक्त हैं।

बनावट को अक्सर एक ध्रुव आकृति का उपयोग करके दर्शाया जाता है, जिसमें सामग्री के प्रसंस्करण इतिहास से संबंधित दिशाओं के साथ-साथ क्रिस्टलीय के प्रत्येक प्रतिनिधि संख्या से एक निर्दिष्ट क्रिस्टलोग्राफी अक्ष (या ध्रुव) को एक त्रिविम प्रक्षेपण में प्लॉट किया जाता है। ये निर्देश तथाकथित नमूना संदर्भ फ्रेम को परिभाषित करते हैं और हैं, क्योंकि बनावट की जांच धातुओं के ठंडे काम से शुरू होती है, जिसे आमतौर पर रोलिंग दिशा आरडी, अनुप्रस्थ दिशा टीडी और सामान्य दिशा एनडी कहा जाता है। खींचे गए धातु के तारों के लिए बेलनाकार फाइबर अक्ष नमूना दिशा के रूप में निकला जिसके चारों ओर पसंदीदा अभिविन्यास आमतौर पर देखा जाता है (नीचे देखें)।

सामान्य बनावट
ऐसे कई बनावट हैं जो आमतौर पर संसाधित (घन) सामग्री में पाए जाते हैं। उनका नाम या तो उस वैज्ञानिक द्वारा रखा गया है जिसने उन्हें खोजा था, या उस सामग्री के आधार पर जो वे सबसे अधिक पाए जाते हैं। ये मिलर सूचकांकों में सरलीकरण उद्देश्यों के लिए दिए गए हैं।
 * घन घटक: (001)[100]
 * पीतल घटक: (110)[-112]
 * कॉपर घटक: (112) [11-1]
 * एस घटक: (123) [63-4]

अभिविन्यास वितरण समारोह
क्रिस्टलोग्राफिक बनावट का पूर्ण 3डी प्रतिनिधित्व ओरिएंटेशन डिस्ट्रीब्यूशन फंक्शन द्वारा दिया गया है ($$ODF$$) जिसे ध्रुव आकृतियों या विवर्तन पैटर्न के एक सेट के मूल्यांकन के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है। इसके बाद, सभी पोल आंकड़े से प्राप्त किए जा सकते हैं $$ODF$$. $$ODF$$ h> को एक निश्चित अभिविन्यास वाले अनाज के आयतन अंश के रूप में परिभाषित किया गया है $$\boldsymbol{g}$$.
 * $$ODF(\boldsymbol{g})=\frac{1}{V} \frac{dV(\boldsymbol{g})}{d g}.$$

अभिविन्यास $$\boldsymbol{g}$$ आमतौर पर तीन यूलर कोणों का उपयोग करके पहचाना जाता है। यूलर कोण तब नमूने के संदर्भ फ्रेम से पॉलीक्रिस्टल के प्रत्येक व्यक्तिगत अनाज के क्रिस्टलोग्राफिक संदर्भ फ्रेम में संक्रमण का वर्णन करते हैं। एक इस प्रकार विभिन्न यूलर कोणों के एक बड़े सेट के साथ समाप्त होता है, जिसका वितरण द्वारा वर्णित किया गया है $$ODF$$.

अभिविन्यास वितरण समारोह, $$ODF$$, किसी भी तकनीक से सीधे तौर पर नहीं मापा जा सकता है। परंपरागत रूप से एक्स-रे विवर्तन और ईबीएसडी दोनों ध्रुव के आंकड़े एकत्र कर सकते हैं। प्राप्त करने के लिए अलग-अलग तरीके मौजूद हैं $$ODF$$ पोल के आंकड़ों या सामान्य रूप से डेटा से। वे कैसे प्रतिनिधित्व करते हैं, इसके आधार पर उन्हें वर्गीकृत किया जा सकता है $$ODF$$. कुछ प्रतिनिधित्व करते हैं $$ODF$$ एक समारोह के रूप में, कार्यों का योग या इसे हार्मोनिक कार्यों की एक श्रृंखला में विस्तारित करें। अन्य, असतत विधियों के रूप में जाने जाते हैं, विभाजित करते हैं $$ODF$$ कोशिकाओं में स्थान और के मूल्य का निर्धारण करने पर ध्यान केंद्रित करें $$ODF$$ प्रत्येक कोशिका में।

उत्पत्ति
तार और फाइबर में, सभी क्रिस्टल अक्षीय दिशा में लगभग समान अभिविन्यास रखते हैं, लेकिन लगभग यादृच्छिक रेडियल अभिविन्यास। इस नियम के सबसे परिचित अपवाद फाइबरग्लास हैं, जिसमें अनाकार ठोस और कार्बन फाइबर होता है, जिसमें क्रिस्टलीय अनिसोट्रॉपी इतनी बड़ी होती है कि एक अच्छी गुणवत्ता वाला फिलामेंट एक विकृत एकल क्रिस्टल होगा जिसमें लगभग बेलनाकार समरूपता होती है (अक्सर स्विस रोल की तुलना में) ). सिंगल-क्रिस्टल फाइबर भी असामान्य नहीं हैं।

शीट धातु के निर्माण में अक्सर एक दिशा में संपीड़न शामिल होता है और, कुशल रोलिंग संचालन में, दूसरे में तनाव होता है, जो अनाज प्रवाह के रूप में जाने वाली प्रक्रिया द्वारा दोनों अक्षों में क्रिस्टलीय को उन्मुख कर सकता है। हालांकि, ठंडे काम क्रिस्टलीय क्रम को नष्ट कर देते हैं, और एनीलिंग (धातु विज्ञान) के साथ उत्पन्न होने वाले नए क्रिस्टलीयों में आमतौर पर एक अलग बनावट होती है। ट्रांसफार्मर कोर (चुंबकत्व हिस्टैरिसीस को कम करने के लिए) और एल्यूमीनियम कर सकता है डिब्बे के लिए सिलिकॉन स्टील शीट बनाने में बनावट का नियंत्रण अत्यंत महत्वपूर्ण है (चूंकि गहरा आरेख के लिए चरम और अपेक्षाकृत समान प्लास्टिसिटी (भौतिकी) की आवश्यकता होती है)।

सिरेमिक में बनावट आमतौर पर उत्पन्न होती है क्योंकि घोल में क्रिस्टलीय आकार होते हैं जो क्रिस्टलीय अभिविन्यास पर निर्भर करते हैं, अक्सर सुई- या प्लेट के आकार का। ये कण खुद को संरेखित करते हैं जैसे पानी घोल को छोड़ देता है, या जैसे ही मिट्टी बनती है।

कास्टिंग या अन्य द्रव-से-ठोस संक्रमण (यानी, पतली-फिल्म जमाव) बनावट वाले ठोस का उत्पादन करते हैं, जब परमाणुओं के लिए पर्याप्त समय और सक्रियण ऊर्जा होती है, बजाय एक अनाकार ठोस के रूप में संघनित होने या यादृच्छिक के नए क्रिस्टल शुरू करने के बजाय मौजूदा क्रिस्टल में जगह खोजने के लिए। अभिविन्यास। एक क्रिस्टल के कुछ पहलू (अक्सर क्लोज-पैक्ड प्लेन) दूसरों की तुलना में अधिक तेजी से बढ़ते हैं, और क्रिस्टलीय जिसके लिए इनमें से एक विमान विकास की दिशा में सामना करता है, आमतौर पर अन्य झुकावों में क्रिस्टल से बाहर निकल जाएगा। चरम स्थिति में, एक निश्चित लंबाई के बाद केवल एक क्रिस्टल जीवित रहेगा: इसका उपयोग Czochralski प्रक्रिया (जब तक कि एक बीज क्रिस्टल का उपयोग नहीं किया जाता है) और टर्बाइन ब्लेड और अन्य रेंगना (विरूपण) -संवेदनशील भागों की ढलाई में किया जाता है।

बनावट और सामग्री गुण
यांत्रिक शक्ति जैसे भौतिक गुण, रासायनिक प्रतिक्रियाशीलता, तनाव जंग खुर प्रतिरोध, जुड़ने की योग्यता, विरूपण व्यवहार,  विकिरण क्षति के प्रतिरोध,  और चुंबकीय संवेदनशीलता सामग्री की बनावट और  सूक्ष्म  में संबंधित परिवर्तनों पर अत्यधिक निर्भर हो सकता है। कई सामग्रियों में, गुण बनावट-विशिष्ट होते हैं, और जब सामग्री गढ़ी जाती है या उपयोग में होती है तो प्रतिकूल बनावट का विकास कमजोरियां पैदा कर सकता है जो विफलताओं को आरंभ या बढ़ा सकता है।  उनके घटक सामग्रियों में प्रतिकूल बनावट के कारण पुर्जे प्रदर्शन करने में विफल हो सकते हैं।  विफलता उस घटक के निर्माण या उपयोग के दौरान गठित क्रिस्टलीय बनावट से संबंधित हो सकती है।  नतीजतन, उन सामग्रियों के साथ भागों के निर्माण के लिए नियोजित कुछ सामग्रियों और निर्माण (धातु) के सामग्री चयन के बारे में निर्णय लेते समय बनावट में मौजूद बनावट और जो इंजीनियर घटकों में बन सकते हैं, का विचार एक महत्वपूर्ण हो सकता है।  जब उपयोग या दुरुपयोग के दौरान भाग विफल हो जाते हैं, तो उन भागों के भीतर होने वाली बनावट को समझना विफलता विश्लेषण डेटा की सार्थक व्याख्या के लिए महत्वपूर्ण हो सकता है।

पतली फिल्म बनावट
पसंदीदा क्रिस्टलीय झुकाव पैदा करने वाले सब्सट्रेट प्रभावों के परिणामस्वरूप, स्पष्ट बनावट पतली फिल्मों में होती है। आधुनिक तकनीकी उपकरण काफी हद तक नैनोमीटर और माइक्रोमीटर रेंज में मोटाई वाली पॉलीक्रिस्टलाइन पतली फिल्मों पर निर्भर करते हैं। उदाहरण के लिए, यह सभी microelectronics  और अधिकांश  optoelectronic  सिस्टम या सेंसरिक और  अतिचालक  परतों के लिए है। अधिकांश पतली फिल्म बनावट को दो अलग-अलग प्रकारों में से एक के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है: (1) तथाकथित फाइबर बनावट के लिए एक निश्चित जाली विमान का अभिविन्यास अधिमान्य रूप से सब्सट्रेट विमान के समानांतर होता है; (2) द्विअक्षीय बनावट में क्रिस्टलीय के इन-प्लेन ओरिएंटेशन भी नमूने के संबंध में संरेखित होते हैं। बाद की घटना तदनुसार लगभग उपकला विकास प्रक्रियाओं में देखी जाती है, जहां परत में क्रिस्टल के कुछ क्रिस्टलोग्राफिक अक्ष (एकल-क्रिस्टल) सब्सट्रेट के एक विशेष क्रिस्टलोग्राफिक अभिविन्यास के साथ संरेखित होते हैं।

पतली फिल्म प्रौद्योगिकी में मांग पर बनावट को सिलाई करना एक महत्वपूर्ण कार्य बन गया है। पारदर्शी संवाहक फिल्मों या सतह ध्वनिक तरंग (SAW) उपकरणों के लिए अभिप्रेत ऑक्साइड यौगिकों के मामले में, उदाहरण के लिए, ध्रुवीय अक्ष को सब्सट्रेट सामान्य के साथ संरेखित किया जाना चाहिए। एक अन्य उदाहरण उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर्स से केबलों द्वारा दिया जाता है जिन्हें धातु रिबन पर जमा ऑक्साइड मल्टीलेयर सिस्टम के रूप में विकसित किया जा रहा है। वाईबीए में द्विअक्षीय बनावट का समायोजन2साथ3O7−δ पर्याप्त रूप से बड़ी महत्वपूर्ण धाराओं को प्राप्त करने के लिए परतें निर्णायक शर्त के रूप में सामने आईं। पतली फिल्म विकास के दौरान बनावट की डिग्री अक्सर एक विकास के अधीन होती है और सबसे स्पष्ट बनावट केवल परत के एक निश्चित मोटाई तक पहुंचने के बाद ही प्राप्त की जाती है। इस प्रकार पतली फिल्म उत्पादकों को निक्षेपण प्रक्रिया को अनुकूलित करने के लिए बनावट प्रोफ़ाइल या बनावट प्रवणता के बारे में जानकारी की आवश्यकता होती है। एक्स-रे बिखराव  द्वारा टेक्सचर ग्रेडिएंट्स का निर्धारण, हालांकि, सीधा नहीं है, क्योंकि एक नमूने की विभिन्न गहराई संकेत में योगदान करती है। ऐसी तकनीकें जो विवर्तन तीव्रता के पर्याप्त विघटन की अनुमति देती हैं, हाल ही में विकसित की गई थीं।

अग्रिम पठन

 * Bunge, H.-J. "Mathematische Methoden der Texturanalyse" (1969) Akademie-Verlag, Berlin
 * Bunge, H.-J. "Texture Analysis in Materials Science" (1983) Butterworth, London
 * Kocks, U. F., Tomé, C. N., Wenk, H.-R., Beaudoin, A. J., Mecking, H. "Texture and Anisotropy – Preferred Orientations in Polycrystals and Their Effect on Materials Properties" (2000) Cambridge University Press ISBN 0-521-79420-X
 * Birkholz, M., chapter 5 of "Thin Film Analysis by X-ray Scattering" (2006) Wiley-VCH, Weinheim ISBN 3-527-31052-5

बाहरी संबंध

 * aluMatter: Representing Texture
 * MTEX MATLAB toolbox for Texture Analysis
 * Labotex, ODF/texture analysis software for Microsoft Windows
 * Crystallographic Texture
 * Combined Analysis