كتب التركيب البلوري

يجب معرفة بعض المقارنات الهامة:

المواد الصلبة المتبلورة والغير متبلورة

• المواد الصلبة المتبلورة:

تحوي صفوفًا من الذرات المتجمعة والمرتبة بشكل دوري مكونة تشكيلة ثلاثية الأبعاد ولذلك فيكون تركيبها عبارة عن تكرار نموذج أو خلية وحدة تملك نوعًا من التماثل ثلاثية الأبعاد. هذه الدورية في المواد المتبلورة تدعى ترتيب طويل المدى بهذه الدورية في أبعادها الثلاثة وتحتفظ البلورة التامة وإلى ما لا نهاية لكل محور.

• المواد الصلبة الغير متبلورة (Amorphous):

تتجمع ذراتها بشكل عشوائي وبدون نظام أو نسق محدد بحيث لا يمكن اعتبار تركيبها تكرارًا لأي خلية وحدة (مثل الكربون والزجاج) وتقع السوائل ومنصهرات المعادن البلورية ضمن المواد العشوائية الترتيب فانه يكون عشوائي في حالة SiO الذري. يمكن أن تكون للمركب الواحد حالتين التبلور وغير التبلور مثل ثنائي أكسيد السيليكون وقد تتحول السيليكا ومتبلور في الطبيعة في حالة الكوارتز زجاج السيليكا كما في الكرستوبلايت إلى أطوار بلورية أثناء التسخين إلى التردمايت.

الطور السيراميكي والطور المعدني

مقارنة بين المواد (المعادن، السيراميك, و البوليمر)

المواد البلورية والغير بلورية

• تنصهر المواد غير المتبلورة ضمن مدى معين لدرجات الحرارة الذي يكون عادة بضع درجات، بينما

تنصهر المواد الصلبة المتبلورة فجأة عند درجة حرارة معينة يمكن قياسها بخطأ تجريبي لا يزيد على . ±0.01oC

• تُكون المواد غير المتبلورة تشكيلة منتشرة ومبعثرة عند حيود الأشعة السينية منها وهذه التشكيلة عبارة عن سلسلة من الحلقات المتحدة المراكز، بينما تكون هذه التشكيلة للمواد المتبلورة عبارة عن بقع متميزة ومنفصلة بعضها عن بعض وذات تماثل معين.
• تكون جميع المواد المتبلورة متباينة الخواص الاتجاهية وبدرجات متفاوتة أي أن بعض صفاتها المميزة تعتمد على الاتجاه الذي تقاس معه تلك الصفات بالنسبة إلى محاور البلورة بينما تكون المواد الصلبة غير المتبلورة جميعًا متماثلة الخواص الاتجاهية أي لا يظهر للاتجاه تأثير على خواصها لذلك يمكن قياس الخواص الفيزياوية والميكانيكية بدقة للمواد البلورية.

كيفية الحصول على مادة بلورية من مادة غير بلورية

عند إعطاء مادة صلبة طاقة حرارية فان ذراتها المقيدة سوف تمنح طاقة حركية للتذبذب بسعات أكبر من السعة التي كانت تتذبذب بها قبل التسخين وبزيادة هذه الطاقة تزداد السعة إلى أن تصل الطاقة الحركية الممنوحة للذرات إلى الحد الذي تتمكن به الذرّة من التحرر من طاقة الأواصر الربطة فتكون المادة هنا بحالة جديدة هي السائلة (منصهر المادة الصلبة) حيث يصبح ترتيب الذرات هنا عشوائي فتكون المادة غير بلورية، وعند البدء بتبريد هذا المنصهر سوف نبدأ بإزالة الطاقة من هذه الذرات مما يؤدي إلى تصلب المادة تدريجيًا مؤديًا ذلك إلى انكماش المادة وتقارب ذراتها وصغر حجمها وزيادة كثافتها وعند تقارب الذرات فيما بينها تتكون بذرة نواة التصلب على شكل جزر تتفرع منها تشكيلات شجيرية للتصلب مؤدية إلى تصلب المادة بشكل بلوري. إن سبب تكون بذرة التصلب في المنصهر قبل غيرها يعود إلى أن المنصهر ككل هو ليس بدرجة حرارة واحدة (أي اختلاف درجة حرارة المنطقة عن الأخرى بقليل) فالمناطق الأقل درجة حرارة ُتكون حالة البذرة وسوف تبرد المناطق المجاورة لها ومن ثم إلى جميع أجزاء المنصهر. إن معدل التبريد للمنصهر تأثير على إعادة انتظام الذرات ورصها فكلما كان معدل التبريد بطي (يعتمد على نوع المادة) كلما كانت الفترة الممنوحة للذرات لكي تفقد طاقتها كبيرة ولذلك سوف تفقد الطاقة بالتدريج لتتراص الذرات وتتخذ كثافات أكبر وحجوم اقل وبالتالي الانتظام البلوري.

الإنماء البلوري

للحصول على بلورة أحادية لمادة من بلورة متعددة التبلور أو غير متبلورة أصلا لنفس المادة نقوم بما يلي:

• تحويل المادة الصلبة المتعددة البلورات أو غير البلورية إلى حالة سائلة (منصهر) أي يتم تحويلها إلى حالة غير متبلورة بحيث يمكن من هذه المرحلة التحكم في تكوين المادة في حالتها الجديدة الأحادية البلورة.
• إدخال وحدة تركيبية تمثل النواة يبنى على أساسها الرص الجديد من البناء البلوري بشكل منتظم وعلى نسق واحد يمثل البلورة الأحادية.
• السيطرة على معدل التبريد للمنصهر والتبريد يكون بصورة بطيئة جدًا لتحديد مواصفات البلورة وأبعادها ودرجة العيوب فيها.

هناك عدة طرق يتم من خلالها الحصول على بلورات أحادية وهذه الطرق تدعى طرق (الإنماء البلوري) وقد تتم عملية الإنماء البلوري في جو الغرفة أو في أجواء خاصة يتم التحكم بها. أشهر هذه التقنيات هي:

• تقنية تشوخرالسكي
• تقنية برجمان (Bridgman Technique)
• تقنية المنطقة العائمة (The Float Zone Process)
• طريقة ترسيب البخار (Vapor Deposition Method)