Monocristal

Un cristal imens de KDP , crescut dintr-o sămânță cristalină într- o soluție apoasă suprasaturată (la LLNL ), care este pe cale să fie tăiată în bucăți și utilizat de instalația națională de aprindere pentru al doilea și al treilea generator de armonici.

Un singur cristal (sau monocristal solid ) este un material în care rețeaua cristalină este continuă și neîntreruptă pe tot eșantionul, fără limite de cereale , care pot avea efecte semnificative asupra proprietăților fizice și electrice ale materialului.

Deoarece efectele entropice favorizează prezența, în microstructura solidelor, a imperfecțiunilor și defectelor cristalografice , cum ar fi distorsiunile și luxațiile , cristalele unice de dimensiuni considerabile sunt extrem de rare în natură și sunt, de asemenea, dificil de produs în laborator, deși pot fi creat în condiții controlate.

Opusul unui singur cristal este o structură amorfă, în care ordinea în pozițiile atomice este limitată doar la intervalul scurt. Între cele două extreme există fazele policristaline și paracristaline , formate dintr-un număr de cristale mai mici cunoscute sub numele de cristalite .

Utilizare

Producerea unei bare de cuarț monocristaline utilizând metoda hidrotermală .

Industria semiconductoarelor

Siliciul monocristalin este utilizat la fabricarea dispozitivelor semiconductoare . La scara dispozitivelor care alcătuiesc un circuit integrat , neomogenitățile unui policristal și discontinuitățile reprezentate de limitele granulelor ar modifica proprietățile electrice locale, dând un impact semnificativ asupra funcționalității și fiabilității dispozitivelor. Pentru aceasta, producătorii de microprocesoare au investit puternic în tehnici de fabricație pentru monocristale mari de siliciu.

Optică

Safirul monocristal și alte materiale sunt utilizate pentru lasere și optică neliniară .
Monocristalele de fluorit sunt uneori folosite în lentilele obiective ale telescoapelor refractive apocromatice . ^{[ fără sursă ]}

Ingineria Materialelor

În știința materialelor, o altă aplicație a solidelor monocristaline este în producerea de materiale cu rezistență ridicată, cum ar fi palele turbinei. ^[1] Aici, absența limitelor de cereale dă o creștere a rezistenței mecanice la fluaj, adică limitează fluajul care deformează materialele supuse unei solicitări constante la temperatură ridicată. În schimb, toate celelalte proprietăți mecanice sunt mai mici într-un singur cristal decât într-un solid policristalin din același material.

Conductoare electrice

Cuprul monocristalin are o conductivitate mai bună decât cuprul policristalin. În prezent (2009) nu există produse monocristaline din cupru fabricate industrial la scară largă, dar metodele mari de producție a cristalelor pentru conductoare de cupru sunt utilizate pentru aplicații electrice de înaltă performanță. Acestea pot fi considerate cristale meta-unice cu doar câteva cristale pe metru în lungime.

În cercetare

Cristalele unice sunt foarte importante pentru cercetare, în special în domeniul fizicii materiei condensate și al științei materialelor . Studiul detaliat al structurii cristaline a unui material utilizând tehnici precum difracția Bragg și împrăștierea atomică a heliului este mult mai ușor cu cristalele unice, care permit studierea dependenței direcționale a diferitelor proprietăți.

Unele materiale prezintă supraconductivitate numai în probele monocristaline și, prin urmare, specimenele sunt produse special în acest scop, chiar și atunci când o structură policristalină ar fi suficientă pentru celelalte proprietăți.

Producție

Lingot de siliciu monocristalin utilizat în industria semiconductoarelor.

În cazul siliciului și fabricării monocristalelor, tehnicile utilizate implică o cristalizare foarte controlată și, prin urmare, relativ lentă.

Tehnicile specifice pentru producerea cristalelor mari mari (numite baloane ) includ procesul Czochralski și tehnica Bridgman . Pot fi utilizate alte metode mai puțin exotice de cristalizare, în funcție de proprietățile fizice ale substanței, inclusiv sinteza hidrotermală , sublimarea sau pur și simplu cristalizarea pe bază de solvent .

O altă tehnologie pentru crearea materialelor monocristaline se numește epitaxie . Din 2009, acest proces a fost utilizat pentru a depune straturi foarte subțiri (pe o scară variind de la micrometru la nanometru) din aceleași materiale sau materiale diferite pe suprafața unui singur cristal. Aplicațiile pentru această tehnică se află în domeniile producției de semiconductori, cu utilizări potențiale în alte domenii ale nanotehnologiei și catalizei .

Notă

^ (RO) Lee S. Langston, Bijuteriile coroanei - Aceste cristale sunt pietre prețioase ale eficienței turbinei , în revista Mechanical Engineering, Societatea Americană a Inginerilor Mecanici, 2006. Adus pe 13-03-2010 (depus de „ url-ul original March 25, 2010) .

Elemente conexe

Alte proiecte

Wikționarul conține dicționarul lema « cristal unic »

linkuri externe

( EN ) Site-ul "Small Molecule Crystallization" ( PDF ) site-ul Illinois Institute of Technology

Controlul autorității	NDL ( EN , JA ) 00572661

Portalul chimiei

Portalul de materiale

Portal de mineralogie

[turb-1] (RO) Lee S. Langston, Bijuteriile coroanei - Aceste cristale sunt pietre prețioase ale eficienței turbinei , în revista Mechanical Engineering, Societatea Americană a Inginerilor Mecanici, 2006. Adus pe 13-03-2010 (depus de „ url-ul original March 25, 2010) .

[1]