Üst yapı (yoğun madde) - Superstructure (condensed matter)

İçinde katı hal fiziği, bir üst yapı belirli bir üzerine bindirilmiş bazı ek yapıdır kristal yapı. Tipik ve önemli bir örnek ferromanyetik sipariş.

Daha geniş anlamda, "üst yapı" terimi, polimerler ve proteinler monomerik segmentlerinkinden daha büyük bir uzunluk ölçeğinde sıralamayı açıklamak.

Kristallerde

Bir kristalde, bir üstyapı kendisini ek yansımalarla gösterir. kırınım örüntüler, ör. düşük enerjili elektron kırınımı (LEED ) veya X-ışını difraksiyon deneyler. Çoğunlukla, alt yapı denilen şeye ait olan daha güçlü noktalar arasında bir dizi zayıf kırınım noktası belirir. Bazı durumlarda, örneğin üst yapının kaybolduğu ve malzemenin daha basit alt yapıya döndüğü daha yüksek sıcaklıklarda bir faz geçişi meydana gelir. Tüm bileşikler bir üst yapı sergilemez.

Kırınım desenlerindeki süper noktalar bir modülasyon Kafesin (alt yapı) içsel öteleme simetrisinin biraz ihlal edilmesine veya yapının tekrar motifinin boyutunun artmasına neden olan alt yapının. Kafesin öteleme simetrisinin simetri kırılmasından söz edilebilir, ancak dönme simetrisi aynı anda kaybolabilir.

Orantılı durumlar

Süper noktalar şu konumdaysa basit kesirler vektörlerinin karşılıklı kafes alt yapının, örneğin q = (, 0,0) 'da ortaya çıkan kırık simetri, bu eksen boyunca birim hücrenin bir katıdır. Böyle bir modülasyona orantılı bir üst yapı denir.

Orantısız durumlar

Bazı malzemelerde süper noktalar, basit bir kesri temsil etmeyen konumlarda meydana gelecektir, örneğin q = (0.5234,0,0). Bu durumda, yapı kesin olarak konuşmak gerekirse, belirli bir yöndeki tüm öteleme simetrisini kaybetmiştir. Buna orantısız yapı denir.[1]

Nedenleri

Kristallerde temel olarak üç tür üst yapı vardır:

Manyetik üst yapılar

Telafi edilmemiş elektron spinleri olan atomları içeren kristal bir malzeme soğutulduğunda, bu dönüşlerin sıralaması genellikle, termal enerji, komşu spinler arasındaki etkileşimleri geçersiz kılmayacak kadar küçük olduğunda gerçekleşir. Sıralama, kristalografik kafesin orijinal birim hücresi ile aynı simetriyi sergilemiyorsa, bir üst yapı ortaya çıkacaktır. Bu durumda, süper noktalar tipik olarak yalnızca nötron kırınımı desenler, çünkü nötron hem çekirdek hem de elektron spinlerinin manyetik momentleri tarafından dağıtılır.

Kusurlu sipariş

Kimyasal olarak birbirine benzeyen birçok element alaşımı, iki elementin kafes içinde rasgele benzer pozisyonlarda yer aldığı daha yüksek sıcaklıklarda bir yapı oluşturacaktır. Daha düşük sıcaklıklarda, kristalografik konumların artık eşdeğer olmadığı durumlarda sıralama meydana gelebilir çünkü bir eleman tercihen bir yeri ve diğerini işgal eder. Bu kısmi sıralama süreci, öteleme simetrisini düşürebilir ve farklı, daha büyük bir birim hücre ile sonuçlanabilir.

Deplasman geçişleri

Bazı geçişlerde, başlangıçta eşdeğer olan kristalografik konumları işgal eden bir dizi atom, belirli bir modele göre ideal konumlarından biraz uzaklaşacaktır. Bu desen veya tekrar motifi birden fazla birim hücreye yayılabilir. Bu fenomenin nedeni, yarı düzenli ve daha büyük atom kümelerinin oluşumunu destekleyen kimyasal bağdaki küçük değişikliklerdir. Bozulmamış alt yapıya sahip olmakla birlikte, bu malzemeler tipik olarak, bant yapısındaki bantlardan birinin sadece kısmen doldurulması anlamında "doymamış" tır. Bozulma, bant yapısını değiştirir, bantları kısmen sistemin enerjisini düşürmek için daha tamamen doldurulabilen veya boşaltılabilen daha küçük bantlara böler. Ancak bu süreç tamamlanmayabilir, çünkü alt yapı sadece belirli bir miktarda bozulmaya izin verir. Bu tür üst yapılar genellikle orantısızdır. 1T'nin yapısal geçişlerinde iyi bir örnek bulunur.TaS2 Kısmen doldurulmuş, dar bir d bandına (Ta (IV) sahip bir bileşik, bir d1 yapılandırma).

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ Brown, Philip; Semeniuk, Konstantin; Wang, Diandian; Monserrat, Bartomeu; Pickard, Chris J .; Grosche, F.Malte (2018/04/01). "Yarı periyodik bir ana bilgisayar-konuk yapısında güçlü birleştirme süperiletkenliği". Bilim Gelişmeleri. 4 (4): eaao4793. doi:10.1126 / sciadv.aao4793. ISSN  2375-2548. PMC  5898833. PMID  29662950.