Defekty růstu krystalu

V krystalografii se často používají termíny "ideální krystal" a "reálný krystal" či "ideální krystalová struktura" a "reálná krystalová struktura". Ideální krystal má ideální krystalovou strukturu, která je ideálně periodická (základní motiv této struktury se periodicky opakuje). Krystaly s ideální strukturou v podstatě neexistují. Význam idealizované představy krystalu spočívá v tom, že pomocí ideální krystalové struktury jsme schopni definovat skutečnou (reálnou) krystalovou strukturu. Reálná krystalová struktura je ve srovnání se svým ideálním vzorem vždy určitým způsobem více či méně porušena. Za poruchu považujeme každou (i zcela nepatrnou) odchylku od dokonalé periodičnosti.

Obr. 10

Existuje celá řada typů poruch ideální krystalové struktury, z nichž nejběžnější jsou bodové poruchy a dislokace. Bodové poruchy různých typů znázorňuje obr. 10. V reálné krystalové struktuře je vždy přítomen určitý počet cizích atomů (nevyjádřených v idealizovaném chemickém vzorci minerálu), které ve struktuře zaujímají pozice, jež jsou v ideální krystalové struktuře vyhrazené jiným atomům. Uvedené nahrazování či zastupování atomů v určité strukturní pozici se označuje jako substituce a je schematicky znázorněno na obr. 10a. Ideální krystalová struktura je narušována i přítomností atomů v tzv. intersticiálních (vmezeřených) polohách (obr. 10b) a dále je narušována vakancemi, tj. neobsazenými atomovými polohami v krystalové struktuře (obr. 10c). Při tepelných vibracích se atom může ze své rovnovážně polohy v krystalové struktuře vychýlit natolik, že zůstane v intersticiální poloze a zanechá po sobě vakanci - tato kombinace intersticiálního atomu s vakancí se označuje jako Frenkelova porucha (obr. 10d). Obdobně vzniká Schottkyho porucha (obr. 10e), při níž však atom vystoupí až na povrch krystalu. Je pochopitelné, že bodové poruchy se ve svém okolí projevují vždy určitou deformací krystalové struktury (v porovnání s ideální strukturou). Dislokace lze rozdělit na dva základní typy. Jde o hranové a šroubové dislokace, jejichž charakter a možný způsob vzniku je zřejmý z obr. 11.

Obr. 11

Uvedené poruchy a jejich vzájemné kombinace často způsobují mozaikovou stavbu krystalických látek. V krystalové struktuře těchto látek lze rozlišit jednotlivé oblasti s víceméně ideální stavbou (tzv. bloky), které jsou vůči sobě navzájem poněkud posunuty (obr. 12a); někdy lze mozaikovou (blokovou) stavbu krystalů pozorovat i makroskopicky (na obr. 12b je znázorněn krystal galenitu s velmi výraznou blokovou stavbou). Defekty v krystalové struktuře se mohou projevit např. i přítomností tzv. "štěrbin", tj. prázných dutin zpravidla ploše čočkovitého tvaru, které sahají od povrchu krystalu do určité hloubky. Defekty v krystalové struktuře významně ovlivňují procesy růstu krystalů (jak již bylo uvedeno, obrovský význam pro růst krystalů mají zejména dislokace).

Obr. 12

další »»