تهیه کننده : خانم فاطمه روشن
فیزیک حالت جامد یکی از گسترده ترین شاخه های فیزیک است. این شاخه درباره چگونگی تشکیل مواد با در نظرگرفتن تمام جزئیات حاکم بر طرز قرار گرفتن اتم ها بحث می کند.
کامپیوتر ها، تلویزیون های جدید و تلفن های همراه نمونه هایی از تجهیزات هستند که هر روزه با آن ها سروکار داریم و جهت بررسی رفتارهای آن ها نیاز به مطالعه فیزیک حالت جامد است.
اولین گام در معرفی فیزیک حالت جامد، مبانی بلورشناسی است. بلورشناسی علمی است که به قوانین حاکم بر حالت بلورین مواد جامد، آرایش اتمی/ مولکولی بلورها، شبکه های کریستالی ، جهات و صفحات کریستالی و نحوه تشکیل و رشد بلورها می پردازد. نظم اتم ها و یون ها نقش اساسی در تعیین ریزساختار و خواص مواد ایفا می کند.
در حالت کلی ماده در سه حالت مختلف جامد، مایع و گاز قرار دارد. در این حالت ها، ماده سه حالت کلی نظم را می تواند به خود بگیرد، آرایش بی نظم ، آرایش منظم در برد کوتاه و آرایش منظم در برد بلند.
موادی شامل گازهای تک اتمی مانند آرگون ، حتی در بعد کوتاه هم نظم ندارند و مواد نامنظم نامیده می شوند. مواد منظم در بعد کوتاه ، مانند آب، شیشه های سیلیکاتی و بسیاری از پلیمرها، تنها در برد چند اتمی و مولکولی دارای نظم هستند. مواد منظم در برد بلند مانند بسیاری از فلزات و آلیاژها، نیمه های ها، سرامیک ها و بعضی از پلیمرها دارای نظمی در برد فراتر از برد اتمی و مولکولی ( تقریبا بزرگتر از 10 تانومتر) هستند. مواد منظم با برد کوتاه را مواد آمورف و مواد منظم با برد بلند را مواد کریستالی می گویند. جامدهای غیر کریستالی یا آمورف از اتم ها، یونها، یا مولکول هایی که به شکل تصادفی در کنار هم قرار گرفته اند تشکیل شده اند که هیچ طرح منظم یا ساختار شبکه ای معینی را ایجاد نمی کنند.
بلور، شکلی از ماده جامد است که در آن مولکول، اتم ها و یون ها با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار دارد. تکرار این آرایش منظم در سه جهت فضایی سبب بزرگتر شدن بلور می شود. نظم بیرونی بلورها، بر اثر نظم درونی آن هاست. بدلیل همین نظم، سطح های خارجی بلورها صاف و هموار هستند. این سطح های صاف با یکدیگر زاویه هایی می سازند که اندازه های آن ها در بلورهای یک ماده همواره ثابت است. یکی از راه های تشخیص بلورها از یکدیگر ، اندازه گیری زاویه بین سطح های آن هاست. بلورها به شکل های مکعب، منشور، هرم و چندوجهی های مختلف هستند و معمولا سطح ها و زاویه های هر شکلی از آن ها مشابه و قرینه یکدیگرند.
بلور ها بر اثر تغییر فشار و دما در محلول ها، مواد مذاب، مواد جامد و بخار بوجود می آید. فرایند تشکیل بلورها تبلور گفته می شود. هنگامی که دما یا فشار تغییر می کند و یا تبخیر روی می دهد و شرایط مناسب تبلور ایجاد می شود، اتم های مواد به یکدیگر می پیوندند. این اتم ها معمولا در اطراف ذرات موجود در محیط جمع می شوند. این ذرات هسته تبلور نامیده می شوند. هسته تبلور از ذرات ناخالص یا بلورهای خرد شده یک ماده تشکیل می شود. گاهی نیز شماری از اتم های ماده اصلی کنار هم قرار می گیرند و هسته تبلور را می سازند. اتم های دیگر نیز به تدریج در اطراف این هسته جمع می شوند و با آرایشی منظم در کنار یکدیگر قرار می گیرند.
منابع:
1. fa,Wikipedia.org
2. محمد هادی مقیم . سایت نانو
3. مجید مکاری سایت راسخون
