Кристаллография туралы 10 факт

Кристаллография туралы 10 факт

Артем Оганов,
Жер туралы ғылымдар факультетінің профессоры және Нью-Йорк мемлекеттік университетінің физика және астрономия факультетінің профессоры
«Троицы Опционы» №15 (84), 2011 жылғы 02 тамыз

  1. Кристаллография – атом құрылымы мен материалдардың қасиеттері, физика, химия, материалтану, геология және планетаология, биология арасындағы көпір сияқты пәнаралық ғылым. Кристаллографияның негізін қалаушы – Дане Николай Стенон (Нильс нашар, 1638-1686 жж.), Кристаллографияның бірінші заңы болған (1669) кристалдардың беті арасындағы бұрыштардың тұрақтылық заңын қалыптастырған. Стенон кейінірек епископқа айналды, аскетический өмір сүрді және католик шіркеуінің канонизированы болды.
  2. Көптеген материалдар кристалдар болып табылады. Кристалл – атомдық құрылымында трансляциялық кезеңділікке ие қатты дене. Мерзімділікке қоса, кристалдар жиі симметрияның басқа элементтеріне ие (осьтік, жазықтық және инверсия). Түрлі кристалды құрылымдардың саны шексіз, бірақ олардың барлығы 1890 жылы Э. С. Федоров (1853-1919) шығарған 230 симметриялы топқа жатады.
  3. Кристалдардың құрылымы дифракциялық құбылыспен анықталады,өйткені дифрагирленген сәулелердің (рентген, нейтронды, электронды, гамма сәулелер) орналасуы мен қарқындылығы құрылымдағы атомдардың орналасуы туралы ақпаратты қамтиды. 1912 жылы У.Г. және У.Л. Брагги бірінші құрылымды 1913 жылы шешіп, кристалдардағы рентгендік дифракцияның феномені 1912 жылы М. Вон Льюмен ашты. Енді кристалдар құрылымын сенімді түрде болжауға болады, мысалы, эволюциялық алгоритмдерді қолдану. Биомолекулалардың құрылымын анықтау үшін кристаллографиялық әдістер қолданылады (ДНҚ, белоктар және т.б.).
  4. Рентгендік дифракцияны қолдану арқылы кристалдардағы электрондардың тығыздығын бөлу туралы мәліметтерді анықтау және химиялық байланыстың талдауы. Нейтронды дифракция спин тығыздығы туралы ақпаратты береді. Екі дифракция түрінде атомдардың жылу қоныс аудару шамалары мен бұзылу дәрежесі туралы ақпарат беріледі. Бұл деректер, әдетте, кванттық-механикалық есептеулердің нәтижелерімен жақсы келісіледі.

    (аA) молекулалардың H орналасуын көрсететін мұздың кристалды құрылымы2Кристалл құрылымның кезеңділігі сипатталады.
    (б) M-көміртек, құрылымы 2006-2009 жылдары ғана түсіндірілген көміртекті жаңа түрлендіру.(А.О.Оганов, Қ.Ли)

  5. Химиялық байланыстың түрі және кристалдық құрылым атомдардың қасиеттері – олардың радиусы, электронезділігі және поляризуемы. Бұл қасиеттер Кристаллдағы атомдардың ортасына байланысты және негізінен шартты болып табылады. Бірнеше радии және электрэнергетикалық таразылар жүйесі бар.
  6. Кристалл – ең кең таралған болса да, бірақ ұзақ мерзімді тәртіпте қатты заттардың белгілі формаларының бірі ғана. Сондай-ақ, диспропорционалды фазалар да белгілі (олар кезеңдік толқынмен мерзімділік жоғалып кетеді, немесе құрылымның жалпы мерзімділігін жоғалтуға әкеп соғатын иррационалды кезеңдердің екі кезеңдік құрылымы бар) және квазикристаллар болуы үшін белгілі мерзімді құрылымы бар.
  7. 1982 жылы Д. Шехтманның айтуынша, квазикристальдар ұзақ мерзімді тәртіпте, бірақ аударымдық кезеңділігі жоқ материяның ерекше жағдайы анықталған. Бірнеше симметриялы элементтер (5, 7 және одан жоғары тапсырмалардың осьтері) үш өлшемді кезеңділікпен сыйыспайды. 5, 8, 10 және 12-ші нұсқадағы симметрия осьтерімен белгілі квазикристалдар. Барлық белгілі квазикристаллар қорытпалар, супрамолекулярлы агрегаттар немесе коллоидтық бөлшектердің агрегаттары болып табылады. Бірде-бір ион квазикристалі белгілі емес. (а) 2007 жылы ашылған (Оганов, 2009 ж.) Және химиялық байланыстың қайталанбас сипатына ие болатын бордың жаңа супергристі модификациясына ие гамма-бор.
    (б) Натрийдің металл емес мөлдір модификациясының кристалды құрылымы болжанып, содан кейін 2 миллионнан астам атмосферада қысыммен алынды. Қызғылт «бұлт» валентті электрондарды оқшаулау аймақтарын көрсетеді.
    (ішінде) Түс тәрізді сипат, әдетте, клордиит (Mg, Fe) үшін көрсетілгендей,2Әл4Si5O18.
  8. Кристалл құрылымы көптеген қасиеттерін анықтайды. Көзілдіріктер мен сұйықтықтардан айырмашылығы кристалдардың бірқатар қызықты қасиеттері болуы мүмкін (ферроэлектрлік, пьезоэлектрлік, жұптылық) және олардың қасиеттері бағытқа байланысты болуы мүмкін. Қысым мен температура өзгерген кезде құрылым өзгеруі мүмкін (бұл фазалық ауысу деп аталады). Фазалық ауысу бірінші түрдегі (құрылыста және барлық қасиеттерде секірген тәрізді өзгеріс) немесе екінші түрдегі (құрылымы мен қасиеттері біртіндеп өзгереді, ал симметрия және кейбір қасиеттер секіргенде өзгереді). Жер мантиясында жүретін фазалық ауысулар сейсмологтар жазған тереңдікпен Жердің жыныстарының қасиеттеріндегі күрделі өзгерістерді түсіндіреді. Жердің орталығындағы қысым – 3,64 миллион атмосфера.
  9. Заттың химиясы қысыммен айтарлықтай өзгереді, және көп нәрсені толық түсінбейді. Атап айтқанда, қарапайым металдар (Li, Na, K, Rb, Cs, Ca, Sr, Ba, Al) қысым астында өте күрделі құрылымдар болып табылады, олар әлі күнге дейін толығымен түсіндірілмеген. Сонымен қатар, метилдеу және оттегі мен күкіртті сверхпроводящей күйге көшіру және қысым кезінде металлдың натрий жоғалуы сияқты таңқаларлық фактілер жақсы түсініледі.
  10. Зерттеушілер мен тәжірибешілердің үлкен назарын фотонды кристалдар – метаматериалдар, онда сыну көрсеткіші жарық толқындарының ұзындығына салыстырмалы жиілікте өзгеретіндігіне тартады. Фотонды кристалдар оптикалық сүзгілердің қасиеттеріне ие. Табиғи фотонды кристалдың мысалы аморфты кремнийдің мезгіл-мезгіл орналасқан глобулдерінен тұратын опал болып табылады.

Like this post? Please share to your friends:
Leave a Reply

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: