Основные термины и понятия структурной кристаллографии и кристаллохимии (стр. 5 )

ДВУЛУЧЕПРЕЛОМЛЕНИЕ (двойное лучепреломление, двупреломле-ние). Разделение светового луча в кристалле на два плоскополяризованных луча с взаимно перпендикулярными плоскостями поляризации. Впервые этот эффект наблюдал на кристаллах кальцита СаС03 датский ученый Э. Бартолин (Е. ВагЙюИп, 1669). Двулучепреломления нет в кубических (оптически изотропных) кристаллах. В кристаллах других сингоний есть

19

одно или два направления (их называют оптическими осями), вдоль кото­рых двулучепреломления нет. По числу оптических осей различают соот­ветственно одноосные и двуосные кристаллы. Одноосные кристаллы при­надлежат к средней категории (тетрагональная, тригональная и гексаго­нальная сингонии); оптические оси таких кристаллов совпадают с осями высшего порядка. Двуосные кристаллы относятся к низшей категории (триклинная, моноклинная и ромбическая сингонии) и их оптические оси обычно не совпадают с кристаллографическими осями.

ДЕФЕКТ. Любое отклонение от идеальной структуры как микро-, так и макроскопических масштабов. Могут быть присущи самой кристаллической структуре (см. дефектная структура) или образовываться в процессе кри­сталлизации, при введении примесей или под влиянием тепловых, механи­ческих, радиационных, электрических, магнитных и иных воздействий. Раз­личают точечные, линейные, поверхностные (плоские) и объемные дефек­ты. Простейшие точечные дефекты - вакансии, примесные и межузельные атомы, наиболее известные линейные дефекты - дислокации и плоскости кристаллографического сдвига, к поверхностным дефектам относят де­фекты упаковки, границы двойников, доменов и др., к объемным дефектам - скопления вакансий, поры, примесные включения и т. д.

ДЕФЕКТНАЯ ПОЗИЦИЯ. Атомная позиция, частично занятая атомами или ионами. Такие позиции характерны для дефектных структур и струк­тур с ориентационной разупорядоченностью.

ДЕФЕКТНАЯ СТРУКТУРА. Кристаллическая структура, в которой имеются дефектные (содержащие вакансии) атомные позиции. Дефектные структуры характерны для нестехиометрических фаз и твердых растворов типа внедрения или вычитания, а также твердых электролитов. Термин «дефектная структура» предложен (L. W. Strock, 1936).

ДЕФОРМАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ ПЛОТНОСТЬ. Разность между электронной плотностью кристалла и электронной плотностью состав­ляющих его валентно несвязанных (сферически симметричных) атомов. Первую находят из данных рентгеноструктурного исследования, а послед­нюю наиболее точно рассчитывают по радиальному распределению элек­тронной плотности в изолированных атомах структуры, а также координат и тепловых параметров их ядер, найденных в результате нейтронографиче-ского исследования того же кристалла. Деформационная электронная плот­ность дает информацию о перераспределении р(хуг) по химическим связям и эффективных зарядах атомов в кристалле.

ДИАГОНАЛЬНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ. Кристаллографические направле­ния, проходящие вдоль диагоналей базисных граней (в кристаллах средних

20

и высшей сингоний). В тригональной и гексагональной сингониях диаго­нальным (апофемальным) считается направление длинной диагонали ромба.

ДИССИММЕТРИЯ ((Иыутте1гу). Более низкая симметрия объекта (фигу­ры), обусловленная отсутствием ряда элементов симметрии по сравнению с полносимметричными объектами, что характерно для подгруппы симмет­рии по отношению к исходной группе симметрии. Диссимметричными, на­пример, являются все неполносимметричные ТГС кристаллов (мероэдрии) по отношению к голоэдрии. Наиболее часто понятие диссимметрии исполь­зуют применительно к нецентросимметричным и хиральным фигурам по сравнению с центросимметричными.

ДИФРАКТОГРАММА (М//гасНоп раПет). Картина рассеяния (дифрак­ции) излучения от различных объектов, полученная фотографически (на пленке или фотопластинке) или с помощью счетчиков квантов или элемен­тарных частиц. Обычно дифрактограмма является двумерной и выражает зависимость интенсивности рассеянного излучения от угла рассеяния (см. нейтронография, рентгенография, электронография). Чаще всего термин «дифрактограмма» применяется к рентгенограмме, полученной на дифрак-тометре (обычно порошковом).

ДИФРАКТОМЕТР. Прибор для измерения интенсивности дифрагирован­ного излучения в зависимости от направления (угла дифракции). Для целей структурного анализа обычно измеряют дифракционные отражения от кристаллов или порошков на монохроматическом излучении при различных взаимных положениях образца и детектора излучения (см. нейтронография, рентгенография, электронография). Первый дифрактометр (рентгеновский спектрометр) сконструирован и (W. H. Bragg, W. L. Bragg, 1912).

ДИФРАКЦИОННЫЕ МЕТОДЫ. Методы исследования микроструктуры

вещества, основанные на изучении углового распределения интенсивности рассеянного (дифрагированного) им излучения. Условие дифракции - соиз­меримость длины волны излучения X с расстояниями между центрами рас­сеяния (атомами), т. е она должна быть около 1 Å. Расположение дифракци­онных максимумов и их интенсивность однозначно связаны со структурой вещества и его химическим составом. Главным образом используют ди­фракцию рентгеновских лучей, ускоренных электронов или тепловых ней­тронов, поэтому основными дифракционными методами являются рентге­нография, электронография и нейтронография, которые одновременно иг­рают главную роль в структурном анализе вещества. Рентгеновские лучи рассеиваются электронами, нейтроны - ядрами и магнитными моментами атомов, электроны - электростатическим потенциалом кристалла. Интен­сивность атомного рассеяния для рентгеновского излучения пропорцио-

21

нальна числу электронов в атоме, а для дифракции электронов и нейтронов такой зависимости нет, что используют для определения положений атомов с близкими атомными номерами и легких атомов в присутствии тяжелых. Электроны в 106 и 108 раз сильнее взаимодействуют с веществом по сравне-нию с рентгеновскими лучами и нейтронами соответственно, поэтому их в основном применяют для исследования газов, тонких пленок (толщина 10-5-10-4 мм) и поверхностей, а объемные моно - и поликристаллические образцы (размером 0,01-10 мм) изучают рентгено - и нейтронографически. Наличие у нейтрона магнитного момента позволяет исследовать магнитную структуру кристаллов.

ДИФФУЗНОЕ РАССЕЯНИЕ. Неупругое рассеяние (с изменением энер-гии и длины волны) излучения, обусловленное тепловыми колебаниями атомов, дефектами и другими структурными несовершенствами. На рент-генограммах диффузное рассеяние проявляется в виде диффузных гало или дополнительных размытых отражений вокруг брэгговских рефлексов; ин-тенсивность такого рассеяния может достигать нескольких десятков про-центов от интегральной интенсивности отражения. Анализ интенсивности диффузного рассеяния используют при исследовании структурной разупо-рядоченности в кристаллах, аморфных телах и жидких кристаллах.

ДОМЕННАЯ СТРУКТУРА. Взаимное расположение (ориентация) доме-нов в кристалле. Ее можно описывать распределением векторов поляриза-ции, намагниченности или деформации (ориентации) структуры, характер-ных для каждого домена. Доменная структура присуща сегнетоэлектрикам, антисегнетоэлектрикам, ферромагнетикам, антиферромагнетикам, сег-нетоэластикам и другим материалам. Она обычно исчезает при повышении температуры, когда кристалл испытывает фазовый переход в более симмет-ричную форму (параэлектрическую, парамагнитную, параэластическую и др.), причем симметрия последней определенным образом связана с сим-метрией доменной структуры. Доменная структура может меняться под влиянием температуры, давления, электрического и магнитного полей, ме-ханического напряжения и других воздействий.

ДОМЕНЫ. Области кристалла, отличающиеся электрическими, магнитны-ми или упругими свойствами, а также упорядоченностью, ориентацией или деформацией структуры. Каждый из доменов можно характеризовать на-правлением вектора поляризации, намагниченности или деформации (ори-ентации) структуры. Размеры доменов обычно 10-5-10-2 см. Домены харак-терны для сегнетоэлектриков, антисегнетоэлектриков, ферромагнетиков, антиферромагнетиков, сегнетоэластиков и других материалов. Домены могут исчезать при повышении температуры, когда кристалл испытывает фазовый переход в более симметричную форму (параэлектрическую, пара-

22

магнитную, параэластическую и др.). Домены, доменные границы и домен­ную структуру можно наблюдать непосредственно (под микроскопом в отраженном или поляризованном свете, в электронном микроскопе) или после их «проявления» с помощью различных методов (травление, напыле­ние, специальные физические эффекты).

ЖИДКИЕ КРИСТАЛЛЫ (анизотропные жидкости, мезофазы). Особое состояние некоторых органических веществ, сочетающее присущую жидко­сти текучесть с анизотропией ряда свойств, характерной для кристаллов. Жидкокристаллическое состояние - промежуточное между кристалличе­ским и обычным жидким и может существовать в разных формах, обра­зующихся при изменении температуры (термотропные жидкие кристаллы) или в растворах (лиотропные жидкие кристаллы). Причина образования жидких кристаллов - существенно анизотропная форма его молекул (цепо­чечная или плоская), что определяет приблизительную параллельность их укладки. Различают три основных типа жидких кристаллов: смектические, нематические, холестерические (см. рис. 6), в последнее время выделяют и дискотические фазы. Жидкокристаллическая упорядоченность наблюда­ется в доменах размером 10 2-10 1 мм, которые можно изменять воздействи­ем электрического или магнитного полей. Жидкие кристаллы открыты ав­стрийским ботаником Ф. Рейнитцером и немецким физиком О. Леманом (Р. Решнгег, О. Ьептапп, 1888).