פגם היעדרות

היעדרויות של גופרית בחד שכבה של סריג מוליבדן דיסולפיד במיקרוסקופ אלקטרונים. העיגול הימני מצביע על היעדרות כפולה, כלומר חסרים אטומי גופרית מעל ומתחת לשכבת המוליבדן. העיגולים האחרים הם היעדרויות בודדות, כלומר, אטומי גופרית חסרים רק מעל או מתחת לשכבת המוליבדן. סרגל קנה מידה: 1 ננומטר.^[1]

בקריסטלוגרפיה, פגם היעדרות הוא סוג של פגם נקודתי בגביש שבו קיים חוסר של אטום באחד מאתרי הסריג.^[2] לגבישים מטבעם יש פגמים, המכונים לעיתים פגמים גבישיים. פגם זה ידוע גם כפגם שוטקי בסריגים יוניים, למרות שבסריגים אלו הדפוסים אינם זהים.

היעדרויות מתרחשות באופן טבעי בכל החומרים הגבישיים. בכל טמפרטורה נתונה, עד לנקודת ההתכה של החומר, קיים ריכוז שיווי משקל (יחס בין האטומים הנעדרים בסריג לאטומים הממוקמים במקומם הטבעי).^[2] בנקודת ההיתוך של מתכות מסוימות היחס יכול להגיע לכ-1:1000.^[3] תלות זו בטמפרטורה יכולה להיות מוערכת לפי הנוסחה:

N_{\rm {v}}=N\exp(-Q_{\rm {v}}/k_{\rm {B}}T)

כאשר $N v$ הוא ריכוז ההיעדרויות, $Q v$ היא האנרגיה הנדרשת להיווצרותו של פגם היעדרות, $k B$ הוא קבוע בולצמן, $T$ היא הטמפרטורה המוחלטת (קלווין), ו- $N$ הוא ריכוז האתרים האטומיים, כלומר

N=\rho N_{\rm {A}}/A

כאשר $ρ$ היא צפיפות החומר, $N A$ הוא קבוע אבוגדרו ו- $A$ המסה האטומית.

זה הוא הפגם הנקודתי הפשוט ביותר. במערכת זו חסר אטום באתר האטומי הטבעי שלו. היעדרויות נוצרות במהלך התגבשויות עקב תנודות של אטומים, סידור מקומי מחדש של אטומים, דפורמציה פלסטית והפצצות יוניות.

היווצרות מלאכותית של פגם היעדרות אפשרית על ידי השקעת האנרגיה הדרושה בכדי לשבור את הקשרים בין האטום בתוך הגביש לבין האטומים השכנים שלו. ברגע שהאטום הזה מוסר מהאתר בסריג, הוא חוזר לפני הגביש וחלק מהאנרגיה מוחזרת מכיוון שנוצרים קשרים חדשים עם אטומים אחרים על פני השטח. עם זאת, האנרגיה התוחזר תהיה קטנה יותר מכיוון שעל פני השטח היווצרו פחות קשרים מאשר שהיו קיימים בתוך הגביש.

פיזיקה של החומר

ברוב היישומים פגמי היעדרות אינם רלוונטיים למטרה המיועדת של חומר, מכיוון שהם מעטים מדי או פזורים ברחבי חלל רב-ממדי בטווח גדול בצורה כזו שכוח או מטען יכולים לעקוף את ההיעדרות. במקרה של מבנים מוגבלים יותר כמו ננו-צינוריות פחמן לעומת זאת, מקומות פנויים ופגמים גבישיים אחרים יכולים להחליש באופן משמעותי את החומר.^[4]

ראו גם

פגמים בגבישים

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא פגם היעדרות בוויקישיתוף

פגם היעדרות, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)

הערות שוליים

^ Hong, J.; Hu, Z.; Probert, M.; Li, K.; Lv, D.; Yang, X.; Gu, L.; Mao, N.; Feng, Q. (2015). "Exploring atomic defects in molybdenum disulphide monolayers". Nature Communications. 6: 6293. Bibcode:2015NatCo...6E6293H. doi:10.1038/ncomms7293. PMC 4346634. PMID 25695374.
^ ¹ ² Ehrhart, P. (1991) "Properties and interactions of atomic defects in metals and alloys", chapter 2, p. 88 in Landolt-Börnstein, New Series III, Vol. 25, Springer, Berlin
^ Siegel, R. W. (1978). "Vacancy concentrations in metals". Journal of Nuclear Materials. 69–70: 117–146. Bibcode:1978JNuM...69..117S. doi:10.1016/0022-3115(78)90240-4.
^ "Defects And Disorder In Carbon Nanotubes" (PDF). Philip G. Collins. נבדק ב-8 באפריל 2020. {{cite web}}: (עזרה)

[1] Hong, J.; Hu, Z.; Probert, M.; Li, K.; Lv, D.; Yang, X.; Gu, L.; Mao, N.; Feng, Q. (2015). "Exploring atomic defects in molybdenum disulphide monolayers". Nature Communications. 6: 6293. Bibcode:2015NatCo...6E6293H. doi:10.1038/ncomms7293. PMC 4346634. PMID 25695374.

[Ehr91-2] ¹ ² Ehrhart, P. (1991) "Properties and interactions of atomic defects in metals and alloys", chapter 2, p. 88 in Landolt-Börnstein, New Series III, Vol. 25, Springer, Berlin

[3] Siegel, R. W. (1978). "Vacancy concentrations in metals". Journal of Nuclear Materials. 69–70: 117–146. Bibcode:1978JNuM...69..117S. doi:10.1016/0022-3115(78)90240-4.

[4] "Defects And Disorder In Carbon Nanotubes" (PDF). Philip G. Collins. נבדק ב-8 באפריל 2020. {{cite web}}: (עזרה)

[1]

[2]

[3]

[4]