Влияние дефектов на физические свойства кристаллов

Физические свойства кристаллов
Окраска — некоторые кристаллы имеют настолько чистый и красивый цвет, что их используют как краски или лаки.
Часто их названия применяют в обиходной речи: изумрудно- зеленый, рубиново- красный, бирюзовый, аметистовый.
Кристалл — это твёрдые вещества, имеющие естественную внешнюю форму правильных симметричных многогранников.

Прозрачность— качество, которое отличается большой изменчивостью: непрозрачный кристалл можно легко отнести к прозрачным. Основная часть бесцветных кристаллов относятся к этой группе. Некоторые агрегаты и мелкие зерна гипса и слюды кажутся непрозрачными или просвечивающими, в то время как кристаллы прозрачны. Но если рассматривать с лупой маленькие гранулы и агрегаты, можно видеть, что они прозрачны.
Твердость – довольно легко поцарапать кристалл кальцита кончиком ножа, но сделать это с кристаллом кварца вряд ли получится — лезвие скользнет по камню не оставив царапины.

Теплопроводность - если взять в руку кусок янтаря и кусок меди, покажется, что один из них теплее другого. Это впечатления обусловлено различной теплопроводностью данных кристаллов.
Магнетизм - фрагменты или порошок некоторых минералов, в основном имеющих повышенное содержания железа, можно отличить от других сходных минералов с помощью магнита. Магнит и пирротин сильно магнитны и притягивают железные опилки. Некоторые минералы, например, гематит, приобретают магнитные свойства, если их раскалить докрасна.

Дефекты без сомнения оказывают сильное воздействие на свойства. Но далеко не всегда это нежелательные воздействия связанные с потерей материалом нужных характеристик. Часто кристаллическую решетку специально подвергают изменениям, чтобы добиться нужных свойств.
Дефекты кристаллического строения

Точечные дефекты – точечным дефектом называется искажение структуры, малое во всех трех измерениях. Точечные дефекты подразделяются на собственные и примесные. К собственным дефектам относятся вакансии и междоузельные атомы, френкелевские пары, а также небольшие комплексы упомянутых дефектов. Концентрация точечных дефектов, присутствующих в кристалле, имеет максимум в точке плавления и уменьшается с понижением температуры.

Линейные дефекты– это нарушения структуры, малые в двух измерениях, но сравнительно протяженные в третьем. Главную роль среди дефектов этого вида играют дислокации, основными типами которых являются краевая и винтовая дислокации. Краевую дислокацию можно представить как результат внедрения в решетку кристалла лишней атомной полуплоскости. Винтовая дислокация обеспечивает неисчезающую ступеньку для спирального роста за счет сдвига одной части кристаллов относительно другой .

Поверхностные дефекты - имеют малую толщину и значительные размеры в двух других измерениях. Обычно это места стыка двух ориентированных участков кристаллической решетки. Одной из разновидностей поверхностных дефектов является дефект упаковки - – нарушение последовательности слоев плотнейшей упаковки шаров.
Слой плотнейшей упаковки атомов.

Двойниковые границы - это кристаллический комплекс, две части которого соединяются либо двойниковой поверхностью, либо двойниковой осью. Иногда одна часть из другой получается путем отражения и поворота. Граница, разделяющая две симметрично связанные части, - двойниковая поверхность – предполагается регулярной, т. е. образована в кристаллах одинаковыми сетками одной и той же простой формы. Образование двойников могут вызывать термические напряжения, примеси.

Объемные дефекты– нарушения структуры, включающие в себя макроскопические ассоциации точечных дефектов (поры, пустоты, включения группировок частиц другой фазы, кристаллические и жидкие включения и т. п.). Образование дефектов – это реакция кристаллов на внешние воздействия. Чтобы скомпенсировать это влияние, сохраняя свое физическое и термодинамическое состояние, кристалл усложняет свою структуру, что при определенных уровнях воздействия оказывается более выгодным, чем полное разрушение связей или аморфизация вещества.