अंतरालीय दोष
सामग्री विज्ञान में, एक अंतरालीय दोष एक प्रकार का बिंदु [[क्रिस्टलोग्राफिक दोष]] है जहां एक ही या एक अलग प्रकार का परमाणु, क्रिस्टल संरचना में एक अंतरालीय साइट पर कब्जा कर लेता है। जब परमाणु उसी प्रकार के होते हैं जो पहले से मौजूद होते हैं तो उन्हें स्व-अंतरालीय दोष के रूप में जाना जाता है। वैकल्पिक रूप से, कुछ क्रिस्टल में छोटे परमाणु अंतरालीय स्थलों पर कब्जा कर सकते हैं, जैसे कि दुर्ग में हाइड्रोजन। उस क्रिस्टल के लिए दहलीज विस्थापन ऊर्जा के ऊपर ऊर्जा वाले प्राथमिक कणों के साथ एक क्रिस्टल पर बमबारी करके इंटरस्टीशियल का उत्पादन किया जा सकता है, लेकिन वे थर्मोडायनामिक संतुलन में छोटी सांद्रता में भी मौजूद हो सकते हैं। अंतरालीय दोषों की उपस्थिति सामग्री के भौतिक और रासायनिक गुणों को संशोधित कर सकती है।
इतिहास
अंतरालीय यौगिकों का विचार 1930 के दशक के अंत में शुरू हुआ था और उन्हें अक्सर हैग के बाद हैग चरण कहा जाता है।[1] संक्रमण धातुएं आमतौर पर बंद पैकिंग या घन क्रिस्टल प्रणाली संरचनाओं में क्रिस्टलीकृत होती हैं, जिनमें से दोनों को हेक्सागोनली क्लोज पैक्ड परमाणुओं की परतों से बना माना जा सकता है। इन दोनों बहुत ही समान जाली में दो प्रकार के इंटरस्टिस या छेद होते हैं:
- दो चतुर्पाश्वीय छेद प्रति धातु परमाणु, यानी छेद चार धातु परमाणुओं के बीच होता है
- प्रति धातु परमाणु एक अष्टफलक छिद्र, यानी छेद छह धातु परमाणुओं के बीच होता है
शुरुआती कार्यकर्ताओं द्वारा यह सुझाव दिया गया था कि:
- धातु की जाली अंतरालीय परमाणु से अपेक्षाकृत अप्रभावित थी
- विद्युत चालकता शुद्ध धातु की तुलना में थी
- रचना की एक सीमा थी
- अधिग्रहण का प्रकार परमाणु के आकार द्वारा निर्धारित किया गया था
इन्हें यौगिकों के रूप में नहीं देखा गया था, बल्कि धातु की जाली में कार्बन के समाधान के रूप में देखा गया था, जो कि छोटे परमाणु के सीमित ऊपरी "एकाग्रता" के साथ था, जो कि उपलब्ध अंतरालों की संख्या से निर्धारित होता था।
वर्तमान
धातुओं की संरचनाओं, और धातुओं और गैर धातुओं के बाइनरी और टर्नरी चरणों का अधिक विस्तृत ज्ञान दर्शाता है कि:
- आम तौर पर छोटे परमाणु की कम सांद्रता पर, चरण को एक समाधान के रूप में वर्णित किया जा सकता है, और यह उपरोक्त एक अंतरालीय यौगिक के ऐतिहासिक विवरण के लगभग अनुमानित है।
- छोटे परमाणु की उच्च सांद्रता पर, विभिन्न जाली संरचनाओं के साथ चरण मौजूद हो सकते हैं, और इनमें स्तुईचिओमेटरी की एक सीमा हो सकती है।
एक उदाहरण लोहे में कार्बन की घुलनशीलता है। 910 डिग्री सेल्सियस और 1390 डिग्री सेल्सियस के बीच स्थिर शुद्ध लोहे का रूप, γ-लौह, कार्बन नामक ऑस्टेनाईट austenite के साथ एक ठोस समाधान बनाता है जिसे इस्पात के रूप में भी जाना जाता है।
स्व-मध्यवर्ती
स्व-अंतरालीय दोष अंतरालीय दोष होते हैं जिनमें केवल परमाणु होते हैं जो कि पहले से ही जाली में मौजूद होते हैं।
कुछ धातुओं और अर्धचालकों में अंतरालीय दोषों की संरचना प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित की गई है।
सहज रूप से जो उम्मीद की जा सकती है, उसके विपरीत, ज्ञात संरचना वाले धातुओं में अधिकांश स्व-अंतरालीय में एक 'विभाजन' संरचना होती है, जिसमें दो परमाणु एक ही जालक साइट साझा करते हैं।[2][3] आमतौर पर दो परमाणुओं के द्रव्यमान शरीर केंद्रित घन स्थल पर होता है, और वे प्रमुख मिलर सूचकांक में से एक के साथ सममित रूप से विस्थापित होते हैं। उदाहरण के लिए, कॉपर, निकेल और प्लेटिनम जैसी कई आम फलक-केंद्रित क्यूबिक (एफसीसी) धातुओं में, सेल्फ-इंटरस्टीशियल की जमीनी स्थिति संरचना स्प्लिट [100] इंटरस्टीशियल स्ट्रक्चर है, जहां दो परमाणु सकारात्मक और नकारात्मक में विस्थापित होते हैं। [100] जाली स्थल से दिशा। चेहरा केंद्रित घन (बीसीसी) आयरन में ग्राउंड स्टेट इंटरस्टीशियल स्ट्रक्चर इसी तरह एक [110] स्प्लिट इंटरस्टीशियल होता है।
इन स्प्लिट इंटरस्टीशियल्स को अक्सर डम्बल इंटरस्टिशियल कहा जाता है, क्योंकि दो बड़े गोले के साथ इंटरस्टीशियल बनाने वाले दो परमाणुओं की साजिश रचने और उन्हें जोड़ने वाली एक मोटी रेखा संरचना को डंबल वेट-लिफ्टिंग डिवाइस जैसा बनाती है।
लोहे की तुलना में अन्य बीसीसी धातुओं में, जमीनी अवस्था संरचना को हाल के घनत्व-कार्यात्मक सिद्धांत की गणना के आधार पर माना जाता है [111] भीड़ अंतरालीय,[4] जिसे [111] जाली दिशा के साथ परमाणुओं की एक लंबी श्रृंखला (आमतौर पर कुछ 10-20) के रूप में समझा जा सकता है, जो सही जाली की तुलना में संकुचित होती है, जैसे कि श्रृंखला में एक अतिरिक्त परमाणु होता है।
अर्धचालकों में स्थिति अधिक जटिल होती है, क्योंकि दोष बिजली का आवेश हो सकते हैं और अलग-अलग चार्ज राज्यों में अलग-अलग संरचनाएं हो सकती हैं। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन में, अंतरालीय में या तो एक विभाजित [110] संरचना हो सकती है या एक चतुष्फलकीय सही मायने में अंतरालीय हो सकती है।[5]
कार्बन, विशेष रूप से ग्रेफाइट और हीरे में, कई दिलचस्प आत्म-अंतराल हैं - हाल ही में स्थानीय-घनत्व सन्निकटन-गणना का उपयोग करके खोजा गया, ग्रेफाइट में स्पाइरो-दिलचस्प है, जिसका नाम स्पाइरोपेंटेन के नाम पर रखा गया है, क्योंकि अंतरालीय कार्बन परमाणु दो बेसल विमानों के बीच स्थित है और स्पिरोपेंटेन के समान एक ज्यामिति में बंधे।[6]
अशुद्धता मध्यवर्ती
छोटे अशुद्धता अंतरालीय परमाणु आमतौर पर जाली परमाणुओं के बीच सच्चे अंतरालीय स्थलों पर होते हैं। बड़ी अशुद्धता अंतरालीय भी एक जाली परमाणु के साथ विभाजित अंतरालीय विन्यास में हो सकती है, जो स्व-अंतरालीय परमाणु के समान होती है।
बीचवाला के प्रभाव
मध्यवर्ती सामग्री के भौतिक और रासायनिक गुणों को संशोधित करते हैं।
- विशेष रूप से कार्बन स्टील्स में स्टील्स के गुणों और प्रसंस्करण के लिए अंतरालीय कार्बन परमाणुओं की महत्वपूर्ण भूमिका होती है।
- अशुद्धता मध्यवर्ती का उपयोग किया जा सकता है उदा। धातुओं में हाइड्रोजन के भंडारण के लिए।
- क्रिस्टल जाली अंतरालीय अशुद्धता की एकाग्रता के साथ विस्तार कर सकती है
- आयन विकिरण के दौरान सिलिकॉन जैसे अर्धचालकों के अमोर्फाइजेशन को अक्सर इंटरस्टिशियल्स की उच्च सांद्रता के निर्माण द्वारा समझाया जाता है जो अंततः जाली के पतन के लिए अग्रणी होता है क्योंकि यह अस्थिर हो जाता है।[7][8]
- एक ठोस में बड़ी मात्रा में अंतरालीय पदार्थों के निर्माण से एक महत्वपूर्ण ऊर्जा निर्माण हो सकता है, जिसके जारी होने पर कुछ पुराने प्रकार के परमाणु रिएक्टरों (विग्नर प्रभाव) में गंभीर दुर्घटनाएँ भी हो सकती हैं। उच्च-ऊर्जा वाले राज्यों को एनीलिंग (धातु विज्ञान) द्वारा जारी किया जा सकता है।
- कम से कम एफसीसी जाली में, इंटरस्टिशियल का सामग्री पर एक बड़ा डायलास्टिक नरम प्रभाव पड़ता है।[9]
- यह प्रस्तावित किया गया है कि अंतरालीय पिघलने की शुरुआत और कांच के संक्रमण से संबंधित हैं।[10][11][12]
संदर्भ
- ↑ Wells 56486 (1962) Structural Inorganic Chemistry 3rd edition, Oxford University Press
- ↑ Ehrhart, P. (1991) Properties and interactions of atomic defects in metals and alloys, H. Ullmaier (ed.), Landolt-Börnstein, New Series III vol. 25 ch. 2, pp. 88 ff. Springer, Berlin.
- ↑ Schilling, W. (1978). "धातुओं में स्व-अंतरालीय परमाणु". Journal of Nuclear Materials. 69–70: 465. Bibcode:1978JNuM...69..465S. doi:10.1016/0022-3115(78)90261-1.
- ↑ Derlet, P. M.; D. Nguyen-Manh; S. L. Dudarev (2007). "शरीर-केंद्रित-घन संक्रमण धातुओं में भीड़ और रिक्ति दोष का बहुस्तरीय मॉडलिंग". Phys. Rev. B. 76 (5): 054107. Bibcode:2007PhRvB..76e4107D. doi:10.1103/physrevb.76.054107.
- ↑ Watkins, G. D. (1991) "Native defects and their interactions with impurities in silicon", p. 139 in Defects and Diffusion in Silicon Processing, T. Diaz de la Rubia, S. Coffa, P. A. Stolk and C. S. Rafferty (eds.), MRS Symposium Proceedings vol. 469. Materials Research Society, Pittsburg.
- ↑ Heggie, M.; Eggen, B.R.; Ewels, C.P.; et al. (1998). "ग्रेफाइट और फुलरीन में बिंदु दोष की एलडीएफ गणना". Electrochem Soc Proc. 98 (?): 60.
- ↑ Seidman, D. N.; Averback, R. S.; Okamoto, P. R.; Baily, A. C. (1987). "Amorphization Processes in Electron- and/or Ion-Irradiated Silicon". Phys. Rev. Lett. 58 (9): 900–903. Bibcode:1987PhRvL..58..900S. doi:10.1103/PhysRevLett.58.900. PMID 10035067.
- ↑ Cerofilini, G. F.; Meda, L.; Volpones, C. (1988). "आयन-प्रत्यारोपित सिलिकॉन में क्षति विमोचन के लिए एक मॉडल". J. Appl. Phys. 63 (10): 4911. Bibcode:1988JAP....63.4911C. doi:10.1063/1.340432.
- ↑ Rehn, L. E.; Holder, J.; Granato, A. V.; Coltman, R. R.; Young, J. F. W. (1974). "तांबे के लोचदार स्थिरांक पर थर्मल-न्यूट्रॉन विकिरण के प्रभाव". Phys. Rev. B. 10 (2): 349. Bibcode:1974PhRvB..10..349R. doi:10.1103/PhysRevB.10.349.
- ↑ Granato, A. V. (1992). "फेस-सेंटर्ड-क्यूबिक मेटल्स के कंडेंस्ड मैटर स्टेट्स के लिए इंटरस्टीशियल मॉडल". Phys. Rev. Lett. 68 (7): 974–977. Bibcode:1992PhRvL..68..974G. doi:10.1103/PhysRevLett.68.974. PMID 10046046.
- ↑ Forsblom, M.; Grimvall, G. (2005). "Homogeneous melting of superheated crystals: Molecular dynamics simulations". Phys. Rev. B. 72 (5): 054107. Bibcode:2005PhRvB..72e4107F. doi:10.1103/PhysRevB.72.054107.
- ↑ Nordlund, K.; Ashkenazy, Y.; Averback, R. S.; Granato, A. V. (2005). "तरल पदार्थ, गिलास और क्रिस्टल में तार और अंतरालीय" (PDF). Europhys. Lett. 71 (4): 625. Bibcode:2005EL.....71..625N. doi:10.1209/epl/i2005-10132-1. S2CID 250805987.
