к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Нитевидные кристаллы

Нитевидные кристаллы - микроскопия, монокристаллы с очень большим (15003-25.jpg 10) отношением длины l к диаметру d (при l от ~ 10 мкм до 10 мм, типично ~1 мм; d от ~ 0,01 мкм до 100 мкм, типично ~ 1 мкм). Обычно Н. к. имеют изометричное (шестиугольное, квадратное и т. д.) сечение. Им родственны ленточные кристаллы, у к-рых одно из измерений по крайней мере на порядок меньше двух остальных (толщина от ~ 0,1 мкм до ~ 100 мкм, типично ~ 10 мкм), в то время как два других лежат в интервале от ~10 мкм до ~10 мм (типично ~1 мм).
Кроме монокристаллич. Н. к. встречаются поликрнсталлнческие и аморфные - их чаще наз. волокнами или нитями. Им родственны также др. кристаллич. тела: дендриты, сферолиты (см. Кристаллизация).
Сильно анизотропная форма Н. к., с одной стороны, является следствием либо специфич. механизмов и кинетики их образования (роста), либо сильной анизотропии внутр. структуры данного материала; с др. стороны, эта форма обусловливает ряд уникальных физ. свойств Н. к.
Нитевидные кристаллы могут расти из разных сред: из газовой (паровой) фазы, раствора, твёрдой фазы. Наиб. типичен рост Н. к. из газовой фазы. Напр., Н. к. Si растут при реакции SiCl4 + 2Н215003-26.jpgSi + 4HC1. При этом механизм их роста в длину происходит, как правило, по схеме пар - жидкость - кристалл. На вершине растущего кристалла находится капля раствора кристаллизуемого вещества (в данном случае Si) в к--л. др. веществе (напр., Аu). Эта капля играет роль катализатора роста: термодинамически возможная, но кинетически заторможенная реакция протекает преим. на поверхности капли раствора, создавая в ней необходимое пере-сыщение. Атомы диффундируют сквозь каплю и осаждаются на границе жидкость - кристалл, а капля отодвигается, оставаясь всё время на вершине Н. к. и почти не изменяясь в размерах. В итоге Н. к. растут лишь на тех участках подложки, на к-рых был растворитель (рис. 1). Такой механизм объясняет мн. особенности роста Н. к. (в т. ч. роль примесей, к-рые инициируют их рост) и позволяет создавать методы их управляемого выращивания (рис. 2). Существенно, что при росте по такому механизму не нужны винтовые дислокации, роль к-рых сильно преувеличивалась в ранних теориях роста Н. к.

15003-27.jpg

Рис. 1. Нитевидные кристаллы Si на участке монокристаллической подложки Si, предварительно покрытой частицами металла Аu, инициирующими их рост (х 3000).
15003-28.jpg

Рис. 2. Регулярная система нитевидных кристаллов Si на подложке с регулярной системой частиц металла (x 1000).

Механизмы роста Н. к. из др. сред менее ясны. Из растворов Н. к. лучше растут на пористых подложках, выталкиваясь от основания сквозь поры, вероятно, под действием т. н. кристаллизац. давления. В др. случаях росту Н. к. из растворов способствуют длинноцепочечные (напр., органические) молекулы, к-рые, возможно, адсорбируются на боковых гранях и тормозят рост во всех направлениях, кроме одного. Сравнительно легко Н. к. растут в гелях и из электролитич. растворов.
Механизмы роста Н. к. из твёрдой фазы различны. Чаще всего их рост наблюдается на плёнках легкоплавких металлов и сплавов, нанесённых на разные подложки, и походит на экструзию под действием механич. напряжений в системе плёнка - подложка. Н. к. образуются также в процессе коррозии металлов или при электропереносе в твёрдой фазе.
Ленточные (пластинчатые), а также полые (трубчатые) Н. к. чаще всего образуются из газовой фазы. В механизме их формирования пока много неясного. В их образовании часто большую роль играют разл. несовершенства - дислокации (особенно винтовые), дефекты упаковки, микродвойники и др. дефекты.
Изложенные механизмы и примеры характерны для случаев, когда данный кристалл относится к т. н. высокосимметричным сингониям, а потому его равновесные формы изометричны. В случае низших сингоний (триклииной, моноклинной и др.) собственная внутр. структура кристаллов такова, что их равновесная форма, как и близкие ей формы роста, анизотропна, а потому кристаллы растут, как правило, в виде Н. к., а также лент, пластинок и т. д. К этой категории относятся мн. природные кристаллы (силикаты, сульфосоли и др.).
Специфич. (квазиодномерная) форма Н. к. и их малые размеры (по крайней мере, в одном измерении) делают их удобными объектами для изучения ряда физ. эффектов при кристаллизации. Так, на них легко наблюдается т. н. эффект Гиббса - Томсона (зависимость равновесного давления пара над крнсталлич. частицей от её размеров), проверяются закономерности поверхностной диффузии, обнаружена радиальная периодич. неустойчивость, обусловленная, вероятно, автоколебат. явлениями в росте кристаллов (рис. 3).
Среди уникальных физ. свойств Н. к. выделяется их исключительно высокая механич. прочность, превышающая прочность массивных монокристаллов в 102 - 103 раз и приближающаяся к теоретической. Здесь проявляется, в частности, размерный эффект: прочность нитевидных кристаллов резко возрастает при их диам.15003-29.jpg 5 мкм (рис. 4). Это объясняется тем, что при таких диаметрах Н. к., как правило, не содержат дислокаций и имеют весьма совершенную поверхность. По этой же причине, благодаря меньшему рассеянию носителей заряда на дефектах и поверхностях, электросопротивление Н. к. относительно мало. Особенности нитевидных кристаллов состоят также в том, что Н. к. ферромагнетиков и сегнетоэлектриков, как правило, представляют собой монодомены.
15003-30.jpg

Рис. 3. Периодическая неустойчивость нитевидных кристаллов Si субмикронных диаметров (X 5000).

На уникальных свойствах Н. к. основаны их применения. Сконструирован ряд приборов (миниатюрные термометры, тензодатчики и датчики Холла, дозиметрич. приборы и др.), в к-рых нитевидные кристаллы составляют наиболее чувствит. часть. В электронике Н. к. используются как высокоэффективные автоэмиссионные катоды (см. Автоэлектронная эмиссия ).Высокая механич. прочность нитевидных кристаллов позволила осуществить на них автоионный микроскоп для сравнительно легкоплавких материалов, например полупроводников. Н. к. применяются и для создания высокопрочных композиционных материалов.
15003-31.jpg

Рис. 4. Зависимость предела упругости15003-32.jpg у нитевидных кристаллов NaCl от диаметра d.

Литература по нитевидным кристаллам

  1. Бережкова Г. В., Нитевидные кристаллы, М., 1969;
  2. Гиваргизов Е. И., Рост нитевидных и пластинчатых кристаллов из пара, М., 1977.

Е. И. Гиваргизов

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

Знаете ли Вы, что низкочастотные электромагнитные волны частотой менее 100 КГц коренным образом отличаются от более высоких частот падением скорости электромагнитных волн пропорционально корню квадратному их частоты от 300 тысяч кмилометров в секунду при 100 кГц до примерно 7 тыс км/с при 50 Гц.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 03.12.2019 - 22:04: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Марины Мелиховой - Карим_Хайдаров.
03.12.2019 - 11:12: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Ю.Ю. Болдырева - Карим_Хайдаров.
30.11.2019 - 19:55: ТЕОРЕТИЗИРОВАНИЕ И МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ - Theorizing and Mathematical Design -> ФУТУРОЛОГИЯ - прогнозы на будущее - Карим_Хайдаров.
30.11.2019 - 18:13: СОВЕСТЬ - Conscience -> РУССКИЙ МИР - Карим_Хайдаров.
29.11.2019 - 08:14: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Декларация Академической Свободы - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:31: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> КОМПЬЮТЕРНО-СЕТЕВАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:30: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
27.11.2019 - 08:27: НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ - New Technologies -> ПРОБЛЕМА ИСКУССТВЕННОГО ИНТЕЛЛЕКТА - Карим_Хайдаров.
23.11.2019 - 12:17: ЭКОЛОГИЯ - Ecology -> ЭКОЛОГИЯ ДЛЯ ВСЕХ - Карим_Хайдаров.
19.11.2019 - 09:07: ВОСПИТАНИЕ, ПРОСВЕЩЕНИЕ, ОБРАЗОВАНИЕ - Upbringing, Inlightening, Education -> Просвещение от Андрея Маклакова - Карим_Хайдаров.
18.11.2019 - 19:10: ВОЙНА, ПОЛИТИКА И НАУКА - War, Politics and Science -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution