|
|
электронную плотность кристаллической структуры.
6рдеф(Г) = р(г) ≈ РоС*)- (3)
Дело в том, что выражение (2) является суммой свободных «проатомов» К. с., размазанных тепловым движением, электронная плотность к-рых не изменена вследствие образования хим. связи в К. с., а выражение (1) соответствует электронной плотности кристалла, в к-рой все эти связи образовались. Несмотря на то, что значения брдеф невелики, они позволяют выявить ряд тонких деталей К. с. (рис. 3). Так, появление максимума б н^ месте «проатома» показывает на излишек
ран л. положении (см. Tei'-рдые растворы). Тепловое движение молекул в нск-рых кристаллич. структурах таково, что при сохранении положения центра тяжести они могут быть в состоянии сферич. или цилиндрич. вращения. В нек-рых кристаллах при наличии ж╦сткого тр╦хмерпо-ттериодич. каркаса структуры из одних атомов нек-рые ионы могут свободно мигрировать, перетекать по каналам каркаса (см. Ионные суперпровод-пики). Пути миграции заряженных ионов фиксируются распределением 6рдеф. Аналогично в каркасных К. с., наттр. цеолитах, внутри пустот могут находиться молекулы органич. веществ, также фиксируемые по 6р.
// ' i ^ / Г'--, -^
''-_ if ' -"
//-' ''./.'хгч! .--J^V,'
Рис. 4.
Электронно-микроскопическое изображение атомной структуры кластера фосфора в кремнии.
Рис. 3. Деформационная электронная плотность циануровой кислоты. Пики на связях &P^ ≈ валентные связывающие
электроны, около атома О ≈ неподел╦нная электронная пара.
электронов в н╦м, т. е. что этот атом заряжен отрицательно, т. к. является анионом, а появление минимума ≈ что он является катионом; по величине брдеф можно оценить степень ионизации. В ионных К. с. электроны перераспределяются между атомами, но в «межатомном пространстве» практически р≈ О, В металлич. К, с. часть электронов атомов обобществлена и образует раъномерную электронную плотность межатомного пространства. В ковалеитных кристаллах брдеф отч╦тливо выявляет пики 6р между атомами, соответствующие парам электронов, образующих ковалентную связь. В молекулярных кристаллах фиксируются пики брлеф, соответствующие неподелонным электронным парам атомов (рис. 3). Математик, обработка р(г) и брдеф позволяет находить распределение электростатич. потенциала электронов, потенциальную энергию, градиент поля на атомах и т. п. С помощью электронографии можно находить суммарный (ядер и электронов) деформац, потенциал атомов бср и определять их заряд.
Дефекты. К. с,, в к-рой все позиции заполнены атомами, наз. идеальной К. с. Однако в действительности К. с. имеет ряд дефектов ≈ точечных (смещения атомов из идеальных позиций, замещение этих атомов атомами примеси, вакансии, атомы внедрения и т. п.), линейных и двумерных (дислокации, ошибки в наложении слоев и т. и.) (см. Дефекты в кристаллах). Если количество точечных дефектов велико, можно фиксировать среднее по всем ячейкам изменение бр электронной плотности К, с., напр, в рубине А12О3+0,05% Сг, где Сг замещает позиции А1. В структурах тв╦рдых растворов вычитания или внедрения анализ бр да╦т сведения о засел╦нности атомами тех или иных позиций.
Наряду с кристаллич. веществами, в к-рых атомы колеблются около фиксиров. положении равновесия, существуют кристаллы, в к-рых отд. атомы, их группировки или целые молекулы статистически занимают
Конкретное расположение дефектов в реальной К. с. исследуется также методами рентгеновской и нейтронной топографии, электронной микроскопии (рис. 4) и др.
Сложные К. с. Наряду с идеальными тр╦хмерно-периодич. К. с. существуют др. типы кристаллич. упорядоченности атомов. Так, в сверхструктурах на «фоне» правильной трехмерной решетки наблюдается дополнит, упорядоченность с периодами, кратными одному или двум периодам идеальной К. с,, обязанная, напр., распределению магн. моментов атомов, электрич. диполей и т. п. Иногда период такой сверхструктуры не кратен периоду основной реш╦тки, и тогда К. с. наз. несоразмерной. К. с. с периодическими в к.-л. направлении включениями инородных атомов наз, модулированными. Искусственно приготовляемые в микроэлектронике гетероструктуры, напр. AlAs≈ GaAs, имеют общую, одну и ту же кристаллич. реш╦тку (в смысле равенства периодов), но в них чередуются слои то одного, то другого состава (рис. 5). Существуют К- с, (напр., слоистые силикаты) с неупорядоченным наложением двух или более сортов слоев фи-
Рис. Е>. Электронная микрофотография расположения атомов в гстероструктуре AlAs≈GaAs Сувеличсние ~ 10е).
ксиров. строения, напр, структуры из сочлен╦нных «лент» или «колонок» фиксиров. состава. Вс╦ это ≈ фактически когерентное сцепление в едином кристалле на атомном уровне микроучастков разд. К. с.
Более сложные нарушения упорядоченности, приводящие к частичной или полной потере осн. признака К. с.≈ дальнего порядка (см. Дальний и, ближний порядок), наблюдаются в структуре полимеров, жидких кристаллов, кваяикристаллов* :
К. с. конкретных веществ классифицируются по сим^ метрии и типу хим. связей. Многие вещества разного
5Q?
