비정질 고체

Amorphous solid
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이 기사는 고체에 관한 것이다.컴퓨터 시스템의 비정질성에 대해서는 비정질 컴퓨팅을 참조하십시오.집합론의 비정질성에 대해서는 비정질 집합을 참조하십시오.
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응집물리학 및 재료과학에서 비정질(그리스어 a, "없음", 형태, 형태) 또는 비결정성 고체(non-crystaline solid)는 결정의 특징인 장거리 질서가 결여된 고체이다.몇몇 오래된 기사와 책에서는 이 용어가 유리와 동의어로 사용되었다.그러나 오늘날에는 "유리 같은 고체" 또는 "아모퍼스 고체"가 가장 중요한 개념으로 간주되며, 유리는 특별한 경우로 간주됩니다. 유리는 유리 전이 [1]온도 이하로 유지되는 비정질 고체입니다.폴리머는 종종 [2]비정질이다.

비정질 금속은 인성은 낮지만 강도가 높다

비정질 재료는 상호 [3]연결된 구조 블록으로 이루어진 내부 구조를 가지며, 이는 동일한 화합물의 대응하는 결정상에서 발견되는 기본 구조 단위와 유사할 수 있다.물질이 액체인지 고체인지에 관계없이 기본적으로 기본 구성 요소 간의 연결에 따라 달라집니다. 고체는 높은 수준의 연결성을 특징으로 하는 반면 유체 내 구조 블록은 연결성이 [4]낮습니다.

제약업계에서 일부 비정질 약물은 비정질 상 용해도가 높기 때문에 결정성 약품보다 높은 생물학적 가용성을 제공하는 것으로 나타났다.그러나 특정 화합물은 생체 내에서 비정질 형태로 침전을 겪을 수 있으며,[5][6] 함께 투여하면 상호 생체 가용성을 낮출 수 있다.

나노 구조 재료

비정질 물질도 분자간 화학적 결합의 특성으로 인해 원자 길이 척도에서 어느 정도 단거리 순서가 있습니다(비결정 물질 구조에 대한 자세한 내용은 액체 및 유리 구조 참조).게다가, 매우 작은 결정에서는, 단거리 질서는 원자의 큰 부분을 포함한다. 그럼에도 불구하고, 표면 효과와 함께 표면에서의 이완은 원자 위치를 왜곡시키고 구조 질서를 감소시킨다.X선 회절 및 투과 전자 현미경 검사와 같은 가장 진보된 구조 특성화 기술도 짧은 길이의 [7]척도로 비정질 및 결정 구조를 구별하는 데 어려움을 겪습니다.

비정질 박막

비정질상은 박막의 중요한 구성 요소이며, 기판 위에 축적된 수 나노미터에서 수 십 마이크로미터의 고체층입니다.소위 구조 구역 모델은 박막과 세라믹의 미세 구조를 융해 [8][9]온도에 대한 퇴적 온도 비율인 상동 온도(T)의h 함수로서 설명하기 위해 개발되었습니다.이들 모델에 따르면 비정질상의 발생에 필요한 조건(충분하지 않은 조건)은 (Th)가 0.3보다 작아야 한다는 것이다.증착온도는 용융온도의 30% 미만이어야 한다.높은 값을 얻기 위해, 퇴적된 원자종의 표면 확산은 장거리 원자 질서의 결정체 형성을 가능하게 할 것이다.

이들의 응용에 관해 Buckel과 Hilsch에 [10][11]의한 비정질 금속의 초전도 발견에 있어 비정질 금속층이 중요한 역할을 했다.비정질 금속 박막을 포함한 비정질 금속의 초전도성은 이제 포논 매개 쿠퍼의 쌍성에 의한 것으로 이해되고 있으며, 구조 무질서의 역할은 초전도라는 [12]강력한 결합의 엘리아시버그 이론에 기초하여 합리화될 수 있다.오늘날, TiO, SiO225, TaO 등으로 만들어진2 광학 코팅은 대부분의 경우 이러한 화합물의 비정질 상으로 구성됩니다.기체 분리막층으로서 [13]얇은 비정질막에 대한 많은 연구가 이루어지고 있다.기술적으로 가장 중요한 박막은 금속산화물반도체전계효과트랜지스터(MOSFET)의 전도채널 위에 절연체로 기능하는 몇 nm의 얇은2 SiO층으로 표현될 수 있습니다.또한 수소화 아모퍼스 실리콘, 줄여서 a-Si:H는 박막 태양전지에 있어 기술적으로 중요하다.a-Si의 경우:H 규소 원자 간의 장거리의 결손은 부분적으로 백분율 범위에 수소가 존재하기 때문에 유발된다.

비정질상의 발생은 박막 [14]성장을 연구하는 데 특히 관심이 있는 현상으로 밝혀졌다.놀랍게도, 다결정막의 성장은 종종 사용되며, 그 전에[needs copy edit] 두께가 몇 nm에 불과한 초기 비정질층이 선행됩니다.가장 많이 조사된 예는 방향성이[needs copy edit] 없는 분자와 같은 얇은 다결정 실리콘 막으로 나타납니다.많은 연구에서 초기 비정질층이 관찰되었다.[15]쐐기형 다결정체는 투과전자현미경법으로 특정 두께를 초과한 후에야 비정질상을 벗어나도록 확인되었으며, 그 정확한 값은 퇴적온도, 배경압력 및 기타 다양한 공정 파라미터에 따라 달라집니다.이 현상은 [11][15]안정성의 향상을 위해 응축 시간을 증가시키기 위해 단계 형성을 예측하는 Ostwald의 단계[16] 규칙 프레임워크에서 해석되었다.현상에 대한 실험적 연구에는 박막이 퇴적되는 기판 표면과 그 오염물질 밀도 등이 명확하게 정의되어야 한다.

토양

토양의 비정질 물질은 토양의 부피 밀도, 골재 안정성, 가소성 및 수분 보유 능력에 강한 영향을 미친다.부피 밀도가 낮고 보이드 비율이 높은 것은 대부분 유리 파편 및 기타 다공질 광물이 압축되지 않았기 때문입니다.앤디솔 토양은 가장 많은 [17]양의 비정질 물질을 함유하고 있다.

레퍼런스

  1. ^ J. 자르지키:Les veres et l'tat vitreux.파리: 1982년 마송.영어 번역 가능.
  2. ^ Wendorff, Joachim H (1982). "The structure of amorphous polymers". Polymer. 23 (4): 543–557. doi:10.1016/0032-3861(82)90094-5.
  3. ^ Mavračić, Juraj; Mocanu, Felix C.; Deringer, Volker L.; Csányi, Gábor; Elliott, Stephen R. (2018). "Similarity Between Amorphous and Crystalline Phases: The Case of TiO2". J. Phys. Chem. Lett. 9 (11): 2985–2990. doi:10.1021/acs.jpclett.8b01067. PMID 29763315.
  4. ^ Ojovan, Michael I.; Lee, William E. (2010). "Connectivity and glass transition in disordered oxide systems". J. Non-Cryst. Solids. 356 (44–49): 2534–2540. Bibcode:2010JNCS..356.2534O. doi:10.1016/j.jnoncrysol.2010.05.012.
  5. ^ Hsieh, Yi-Ling; Ilevbare, Grace A.; Van Eerdenbrugh, Bernard; Box, Karl J.; Sanchez-Felix, Manuel Vincente; Taylor, Lynne S. (2012-05-12). "pH-Induced Precipitation Behavior of Weakly Basic Compounds: Determination of Extent and Duration of Supersaturation Using Potentiometric Titration and Correlation to Solid State Properties". Pharmaceutical Research. 29 (10): 2738–2753. doi:10.1007/s11095-012-0759-8. ISSN 0724-8741. PMID 22580905. S2CID 15502736.
  6. ^ Dengale, Swapnil Jayant; Grohganz, Holger; Rades, Thomas; Löbmann, Korbinian (May 2016). "Recent advances in co-amorphous drug formulations". Advanced Drug Delivery Reviews. 100: 116–125. doi:10.1016/j.addr.2015.12.009. ISSN 0169-409X. PMID 26805787.
  7. ^ Goldstein, Joseph I.; Newbury, Dale E.; Michael, Joseph R.; Ritchie, Nicholas W. M.; Scott, John Henry J.; Joy, David C. (2018). Scanning Electron Microscopy and X-ray Microanalysis (Fourth ed.). New York, NY. ISBN 978-1493966745.
  8. ^ Movchan, B. A.; Demchishin, A. V. (1969). "Study of the structure and properties of thick vacuum condensates of nickel, titanium, tungsten, aluminium oxide and zirconium dioxide". Phys. Met. Metallogr. 28: 83–90.
    러시아어 버전: Fiz. 메탈 메탈로브드(1969) 28: 653-660.
  9. ^ Thornton, John A. (1974). "Influence of apparatus geometry and deposition conditions on the structure and topography of thick sputtered coatings". Journal of Vacuum Science and Technology. 11 (4): 666–670. Bibcode:1974JVST...11..666T. doi:10.1116/1.1312732.
  10. ^ Buckel, W.; Hilsch, R. (1956). "Supraleitung und elektrischer Widerstand neuartiger Zinn-Wismut-Legierungen". Z. Phys. 146: 27–38. doi:10.1007/BF01326000. S2CID 119405703.
  11. ^ a b Buckel, W. (1961). "The influence of crystal bonds on film growth". Elektrische en Magnetische Eigenschappen van dunne Metallaagies. Leuven, Belgium.
  12. ^ Baggioli, Matteo; Setty, Chandan; Zaccone, Alessio (2020). "Effective theory of superconductivity in strongly coupled amorphous materials" (PDF). Physical Review B. 101 (21): 214502. arXiv:2001.00404. doi:10.1103/PhysRevB.101.214502. S2CID 209531947.
  13. ^ de Vos, Renate M.; Verweij, Henk (1998). "High-Selectivity, High-Flux Silica Membranes for Gas Separation". Science. 279 (5357): 1710–1711. Bibcode:1998Sci...279.1710D. doi:10.1126/science.279.5357.1710. PMID 9497287.
  14. ^ Magnuson, Martin; Andersson, Matilda; Lu, Jun; Hultman, Lars; Jansson, Ulf (2012). "Electronic structure and chemical bonding of amorphous chromium carbide thin films". J. Phys. Condens. Matter. 24 (22): 225004. arXiv:1205.0678. Bibcode:2012JPCM...24v5004M. doi:10.1088/0953-8984/24/22/225004. PMID 22553115. S2CID 13135386.
  15. ^ a b Birkholz, M.; Selle, B.; Fuhs, W.; Christiansen, S.; Strunk, H. P.; Reich, R. (2001). "Amorphous-crystalline phase transition during the growth of thin films: The case of microcrystalline silicon" (PDF). Phys. Rev. B. 64 (8): 085402. Bibcode:2001PhRvB..64h5402B. doi:10.1103/PhysRevB.64.085402. Archived (PDF) from the original on 2010-03-31.
  16. ^ Ostwald, Wilhelm (1897). "Studien über die Bildung und Umwandlung fester Körper" (PDF). Z. Phys. Chem. (in German). 22: 289–330. doi:10.1515/zpch-1897-2233. S2CID 100328323. Archived (PDF) from the original on 2017-03-08.
  17. ^ Encyclopedia of Soil Science. Marcel Dekker. pp. 93–94.

추가 정보

  • R. Zallen (1969). The Physics of Amorphous Solids. Wiley Interscience.
  • S.R. Elliot (1990). The Physics of Amorphous Materials (2nd ed.). Longman.
  • N. Cusack (1969). The Physics of Structurally Disordered Matter: An Introduction. IOP Publishing.
  • N.H. March; R.A. Street; M.P. Tosi, eds. (1969). Amorphous Solids and the Liquid State. Springer.
  • D.A. Adler; B.B. Schwartz; M.C. Steele, eds. (1969). Physical Properties of Amorphous Materials. Springer.
  • A. Inoue; K. Hasimoto, eds. (1969). Amorphous and Nanocrystalline Materials. Springer.

외부 링크