Frenkel-hiba

A kristálytanban a pontszerű kristálytani hibák egy típusa a Frenkel-hiba, vagy Frenkel-pár. Utóbbi elnevezés arra utal, hogy ezt a hibatípust valójában két pontszerű, egymással összefüggő kristályhiba: egy vakancia, és egy hozzá közeli intersticiális hiba alkotja. E két ponthiba alkotta képződmény azért fogható fel önálló hibatípusként, ugyanis bizonyos folyamatok jellemző képződménye.

A hibatípust Jakov Iljics Frenkel szovjet kutatóról, a jelenség első ismertetőjéről nevezték el.^[1]

Fizikai jellemzői[szerkesztés]

Létrejötte[szerkesztés]

Frenkel-hibának nevezik azt a kristálytani hibát, melyet egy intersticiális atom és egy hozzá közeli helyen egy ugyanilyen anyagi minőségű atom vakanciájának kettőse alkot. Legjellemzőbb képződési mechanizmusa, hogy egy szabályos, egy- vagy többkomponensű kristály egy atomja a rácspontról külső hatásra elmozdul, és egy közeli, rácsközi helyen rögzül. Ilyen külső hatás lehet például egy sugárzás, mely kellő energiát közöl a kristály egy atomjával, hogy az eredeti rácshelyét elhagyja, azonban a kristályt nem hagyja el.

Kristályokban az intersticiális hibák általában nagy többletenergiát képviselnek a rendezett rácshoz képest, ezért szobahőmérsékleti egyensúlyi koncentrációjuk a Boltzmann-eloszlás értelmében csekély. Mivel egy Frenkel-hiba képzéséhez is ilyen hibahelynek kell létrejönnie, ezért a Frenkel-hibák egyensúlyi száma is igen kicsi.

Tulajdonságai[szerkesztés]

Röntgennel besugárzott alkáli-halogenid ionkristályok esetén jellemző tapasztalat a Frenkel-hibák keletkezése.^[2]^[3] Ezt elősegíti, ha egy kétkomponensű ionkristályt alkotó atomjai között nagy a méretkülönbség. Például figyeltek már meg ilyen hibatípust az alábbi ionos anyagokban:

továbbá fémekben is előfordul.^[10]

Az ionos jellegű kristályokban a kation gyakran kisebb méretű, mint az anion, ezért ezekben nagyobb a gyakorisága a kationvakancia és intersticiális kation kettőséből álló Frenkel-hibának.

A hibatípus nincs hatással a rács tömegére és térfogatára, ugyanis létrejöttekor csak kristályon belüli atomáthelyeződés történik, a kristályt nem hagyja el atom.

Jegyzetek[szerkesztés]

↑ Frenkel, J. (1926). „Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern (Termikus mozgásról szilárd és folyékony anyagokban)” (német nyelven). Zeitschrift für Physik 35 (8-9), 652–669. o, Kiadó: Springer Nature. DOI:10.1007/bf01379812. ISSN 1434-6001.
↑ ^a ^b ^c Aboltin, D. E. (1978. június 16.). „Thermally stimulated and tunneling luminescence and frenkel defect recombination in KCl and KBr at 4.2 to 77 K”. Physica Status Solidi (a) 47 (2), 667–675. o, Kiadó: Wiley-Blackwell. DOI:10.1002/pssa.2210470239. ISSN 0031-8965.
↑ Kolodziej, J.J. (2001). „Frenkel defect interactions at surfaces of irradiated alkali halides studied by non-contact atomic-force microscopy”. Surface Science 482-485, 903–909. o, Kiadó: Elsevier. DOI:10.1016/s0039-6028(01)00936-0. ISSN 0039-6028.
↑ Wright, Kate (1995). „Computer simulation of the structure and defect properties of zinc sulfide”. Journal of Materials Chemistry 5 (11), 2037. o, Kiadó: Royal Society of Chemistry (RSC). DOI:10.1039/jm9950502037. ISSN 0959-9428.
↑ Soda, Kazuo (1981. december 15.). „Frenkel Defect Formation and Intersystem Crossing at Highly-Excited States of the Triplet Self-Trapped Exciton in NaCl”. Journal of the Physical Society of Japan 50 (12), 3988–3995. o, Kiadó: Physical Society of Japan. DOI:10.1143/jpsj.50.3988. ISSN 0031-9015.
↑ Batra, A. P. (1975. október 15.). „Temperature dependence of Frenkel-defect formation energy deduced from diffusion of sodium in silver chloride”. Physical Review B 12 (8), 3473–3475. o, Kiadó: American Physical Society (APS). DOI:10.1103/physrevb.12.3473. ISSN 0556-2805.
↑ Catlow, C R A (1979. szeptember 14.). „A calculation of the Frenkel defect formation energy in silver chloride”. Journal of Physics C 12 (17), 3433–3445. o, Kiadó: IOP Publishing. DOI:10.1088/0022-3719/12/17/016. ISSN 0022-3719.
↑ ^a ^b Funke, K. (1996). „On the dynamics of Frenkel defect formation and ionic hopping in AgCl, AgBr and β-AgI”. Solid State Ionics 86-88, 141–146. o, Kiadó: Elsevier. DOI:10.1016/0167-2738(96)00111-7. ISSN 0167-2738.
↑ ^a ^b Varotsos, P. (1976. január 15.). „Comments on the formation entropy of a Frenkel defect inBaF2andCaF2”. Physical Review B 13 (2), 938–938. o, Kiadó: Amerikai Fizikai Társaság. DOI:10.1103/physrevb.13.938. ISSN 0556-2805.
↑ Lucasson, P. (1975). Production of Frenkel defects in metals (CONF-751006--P1). Young, F.W. Jr. (Ed.). United States

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Frenkel defect című angol Wikipédia-szócikk ezen változatának fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel. Ez a jelzés csupán a megfogalmazás eredetét és a szerzői jogokat jelzi, nem szolgál a cikkben szereplő információk forrásmegjelöléseként.

Források[szerkesztés]

E. Kotomin, V. Kuzovkov (1992. december 1.). „Phenomenological kinetics of Frenkel defect recombination and accumulation in ionic solids”. Reports on Progress in Physics 55 (12), 2079–2188. o, Kiadó: IOP Publishing. DOI:10.1088/0034-4885/55/12/001. ISSN 0034-4885. ^{[halott link]}
Sólyom Jenő: A modern szilárdtest-fizika alapjai I: Szerkezet és dinamika. Budapest: ELTE Eötvös Kiadó. 2009. 276. o. ISBN 9789632840970
Helmut Föll: Frenkel Defects. www.tf.uni-kiel.de. (Hozzáférés: 2017. június 30.)

Kapcsolódó szócikkek[szerkesztés]

[Frenkel_1926_pp._652–669-1] Frenkel, J. (1926). „Über die Wärmebewegung in festen und flüssigen Körpern (Termikus mozgásról szilárd és folyékony anyagokban)” (német nyelven). Zeitschrift für Physik 35 (8-9), 652–669. o, Kiadó: Springer Nature. DOI:10.1007/bf01379812. ISSN 1434-6001.

[Aboltin_Grabovskis_Kangro_Lushchik_pp._667–675-2] Aboltin, D. E. (1978. június 16.). „Thermally stimulated and tunneling luminescence and frenkel defect recombination in KCl and KBr at 4.2 to 77 K”. Physica Status Solidi (a) 47 (2), 667–675. o, Kiadó: Wiley-Blackwell. DOI:10.1002/pssa.2210470239. ISSN 0031-8965.

[Kolodziej_Such_Czuba_Krok_2001_pp._903–909-3] Kolodziej, J.J. (2001). „Frenkel defect interactions at surfaces of irradiated alkali halides studied by non-contact atomic-force microscopy”. Surface Science 482-485, 903–909. o, Kiadó: Elsevier. DOI:10.1016/s0039-6028(01)00936-0. ISSN 0039-6028.

[Wright_Jackson_1995_p=2037-4] Wright, Kate (1995). „Computer simulation of the structure and defect properties of zinc sulfide”. Journal of Materials Chemistry 5 (11), 2037. o, Kiadó: Royal Society of Chemistry (RSC). DOI:10.1039/jm9950502037. ISSN 0959-9428.

[Soda_Itoh_pp._3988–3995-5] Soda, Kazuo (1981. december 15.). „Frenkel Defect Formation and Intersystem Crossing at Highly-Excited States of the Triplet Self-Trapped Exciton in NaCl”. Journal of the Physical Society of Japan 50 (12), 3988–3995. o, Kiadó: Physical Society of Japan. DOI:10.1143/jpsj.50.3988. ISSN 0031-9015.

[Batra_Slifkin_pp._3473–3475-6] Batra, A. P. (1975. október 15.). „Temperature dependence of Frenkel-defect formation energy deduced from diffusion of sodium in silver chloride”. Physical Review B 12 (8), 3473–3475. o, Kiadó: American Physical Society (APS). DOI:10.1103/physrevb.12.3473. ISSN 0556-2805.

[Catlow_Corish_Jacobs_pp._3433–3445-7] Catlow, C R A (1979. szeptember 14.). „A calculation of the Frenkel defect formation energy in silver chloride”. Journal of Physics C 12 (17), 3433–3445. o, Kiadó: IOP Publishing. DOI:10.1088/0022-3719/12/17/016. ISSN 0022-3719.

[Funke_Wilmer_Lauxtermann_Holzgreve_1996_pp._141–1462-8] Funke, K. (1996). „On the dynamics of Frenkel defect formation and ionic hopping in AgCl, AgBr and β-AgI”. Solid State Ionics 86-88, 141–146. o, Kiadó: Elsevier. DOI:10.1016/0167-2738(96)00111-7. ISSN 0167-2738.

[Varotsos_pp._938–938-9] Varotsos, P. (1976. január 15.). „Comments on the formation entropy of a Frenkel defect inBaF2andCaF2”. Physical Review B 13 (2), 938–938. o, Kiadó: Amerikai Fizikai Társaság. DOI:10.1103/physrevb.13.938. ISSN 0556-2805.

[10] Lucasson, P. (1975). Production of Frenkel defects in metals (CONF-751006--P1). Young, F.W. Jr. (Ed.). United States

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]