Nghiên cứu về cấu trúc tinh thể

TIỂU LUẬN LÝ THUYẾT TRƯỜNG LƯỢNG TỬ GVHD: GS TRẦN CÔNG PHONG ĐẠI HỌC HUẾ TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA VẬT LÝ - - BÀI NHÓM CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC TINH THỂ Giảng viên hướng dẫn : PGS.TS Trương Minh Đức Nhóm học viên thực hiện: Lớp : Vật lí lý thuyết Vật lí toán Khóa : 23 Huế, tháng năm 2015 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN NHÓM 1 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành đến Thầy PGS TS Trương Minh Đức dành nhiều thời gian, tâm huyết giảng dạy, giúp đỡ chúng em hoàn thành tốt học phần Vật Lí Tinh Thể, thuyết trình Cảm ơn tất bạn học viên cao học khóa 23 lớp Vật Lý Lý Thuyết Và Vật Lý Toán, góp ý, giúp đỡ nhóm trình học tập hoàn thành phần Xin chân thành cảm ơn! Nhóm học viên: Trần Như Bội Ngọc Lê Thị Mai Phương Trần Thị Hồng Lê Phạm Thị Minh Hải Võ Văn Toản Nguyễn Văn Phong A.MỞ ĐẦU Hơn 400 năm kể từ nghiên cứu tinh thể, đến nhân loại có hiểu biết rõ ràng cấu trúc tinh thể phát triển nhiều công cụ phân tích cho phép tính toán xác cấu trúc tinh thể vật liệu từ thang kích NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC thước lớn tới thang kích thước nhỏ (cấp nanomet) Những hiểu biết cấu trúc tinh thể giúp nhà khoa học hiểu chế tạo thành tính chất vật liệu từ mối tương quan cấu trúc – tính chất vật liệu, tạo nhiều vật liệu với nhiều tính chất mong muốn Thực chất đột phá nghiên cứu tinh thể học đến thời gian khoảng 175 năm trở lại đây, với mô hình hình học không gian tinh thể Miller, thống kê, phân nhóm tinh thể Bravais Đặc biệt vòng 100 năm từ đầu kỷ 20, phép phân tích tinh thể học, mà điển hình nghiên cứu tiên phong Laue, Ewald, cha Bragg,… tạo nên đột phá việc tìm hiểu cấu trúc tinh thể, tạo nên phép phân tích vật liệu xác đặc biệt hữu ích, có giải Nobel Vật lý, Hóa học, Sinh lý học trao cho nhà nghiên cứu liên quan đến chủ đề phân tích cấu trúc Điều cho thấy nghiên cứu tinh thể học, cấu trúc vật chất quan trọng hấp dẫn vật lý, hóa học vật liệu B.NỘI DUNG CHƯƠNG 1: CẤU TRÚC TINH THỂ 1.1 Chất rắn vô định hình chất rắn tinh thể NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Vật chất tồn ba dạng bản: Rắn , lỏng khí Ngoài ra, trạng thái thứ tư trạng thái Plasma, chất bị ion hóa mạnh Đại phận nguyên tử hay phân tử lại hạt nhân, electron chuyển động tương đối tự hạt nhân Plasma không phổ biến trái đất Tuy nhiên, 99% vật chất vũ trụ tồn dạng Plasma Vì thế, trạng thái tồn vật chất, Plasma xem trạng thái vũ trụ Người ta gọi trạng thái ngưng tụ hạt vật chất Hạt nguyên tử, ion, phân tử Ở trạng thái khí , chất có khoảng cách lớn hạt lực tương tác chúng với bé Chúng có khả chiếm thể tích mà ta dành cho , tính chất chủ yếu chúng xác định tính chất hạt riêng biệt Còn trạng thái lỏng , hạt chất nằm cách khoảng kích thước chúng, lực tương tác hạt đáng kể Các hạt chất thống thành tập hợp lớn , phân bố tương hỗ theo trật tự định chuyển động có tính chất dao động (thứ tự gần) Ở khoảng cách xa trung tâm NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC tập hợp (thứ tự xa), trật tự bịphá vỡ Độ bền liên kết tập hợp hạt chất lỏng không lớn, trạng thái lỏng chất chiếm thể tích xác định, có khả thay đổi hình dạng tác dụng trọng lực Tính chất chất trạng thái định tính chất hạt tập hợp hạt , tương tác chúng với Ở trạng thái rắn , chất có khả bảo toàn thể tích xác định mà giữnguyên hình dạng tác dụng trọng lực Tính chất chất xác định thành phần nguyên tố cấu trúc Cần phân biệt chất rắn gồm vi tinh thể (chất rắn tinh thể) chất trạng thái thuỷ tinh (chất rắn vô định hình) Khi điều kiện tồn (nhiệt độ, áp suất) thay đổi, chất chuyển thể từ rắn sang lỏng, từ lỏng sang khí ngược lại Nước bay đông lại thành nước đá, kim loại chảy lỏng bay 1.1.1 Chất rắn vô định hình 1.1.1.1 Khái quát chất rắn vô định hình NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Chất rắn vô định hình chất rắn cấu trúc tinh thể Do dạng hình học xác định Cấu trúc có hình dạng đối xứng xác định gọi cấu trúc tinh thể Về mặt cấu trúc xếp chất rắn vô định hình vào trạng thái lỏng: Khi thể lỏng bị đông đặc đột ngột , tính linh động hạt bị giảm mạnh, độ nhớt tăng vọt nhanh, mầm kết tinh chưa kịp phát sinh cấu trúc thể lỏng bị “đông cứng lại” Thể lỏng chuyển sang thể vô định hình Trạng thái vô định hình khác trạng thái lỏng điểm nhỏ: Các hạt không dễ dàng di chuyển hay độ cứng ( điều điểm giống với vật rắn tinh thể) Tất tính chất khác giống thể lỏng cấu trúc làcấu trúc thể lỏng, đặc trưng trật tự hạt Có thể phân biệt dễ dàng vật thể vô định hình với vật NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC thể kết tinh đăc điểm dễ quan sát trạng thái lỏng mà vật thểvô định hình mang theo : + Tính đẳng hướng : Các tính chất vật lý theo phương khác + Phân biệt đường nóng chảy - đường cong thay đổi nhiệt độ vật thể theo thời gian vật thể nung nóng điểm nóng chảy: Ở hình (a): Vật thể vô định hình: Đồ thị đ ường cong biến thiên liên tục điểm nóng chảy xác định - liên kết hạt khác lực Ở hình (b): Vật thể kết tinh: Đồ thị biểu diễn đường nóng chảy vật thể kết tinh có điểm gãy m, n tương ứng với bắt đầu kết thúc trình chuyển từ cấu trúc tinh thể sang cấu trúc lỏng vật chất (quá trình ngược lại trình kết tinh) Trong giai đoạn nung, nhiệt độ tinh thể tăng dần (pm) Tới nhiệt độ nóng chảy vật chất ( tc) nhiệt độ vật ngừng tăng thời gian (mn) Thời gian dài hay ngắn tùy thuộc lò nung nóng hay nhiều khối lượng tinh thể lớn hay nhỏ Suốt thời gian (từ m đến n) nhiệt lượng cung cấp cho vật thể không dùng để tăng nhiệt độ vật thể mà dùng để tăng nội cho phần NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC lượng cần thiết phải có để phá vỡ mối liên kết hạt cấu trúc mạng, đưa hạt vào trạng thái dao động di chuyển dễ dàng trạng thái lỏng 1.1.1.2 Một số tính chất chất rắn vô định hình Chất rắn vô định hình có tính đẳng hướng, nhiệt độ nóng chảy, đông đặc xác định Khi bị nung nóng chúng mềm dần chuyển sang thể lỏng 1.1.1.2 Đặc điểm chất rắn vô định hình Chất rắn vô định hình có nhiều đặc tính quý dễ tạo hình, không bị gỉ, không bị ăn mòn, giá thành rẻ… nên dùng nhiều ngành công nghệ khác Các chất rắn vô định hình thông thường sản xuất chất lỏng đủ độ nhớt bị làm lạnh nhanh, đủ thời gian để mắt lưới tinh thể thông thường tạo thành Ví dụ: Khi đường bị đun chảy làm lạnh nhanh cách đưa đường nóng chảy vào bề mặt vật lạnh Kết thu chất rắn vô định hình, mà dạng tinh thể Như đường nguyên thủy Theo nghiên cứu gần đây, chất rắn vô định hình có dạng tinh thể, tinh thể bé quan sát kể kính hiển vi Một số vật rắn lưu huỳnh (S), thạch anh, đường, vừa tinh thể, vừa vô định hình Ví dụ: Khi đổ lưu huỳnh tinh thể nóng chảy (ở 350 oC) vào nước lạnh bị nguội nhanh nên lưu huỳnh không đông đặc dạng tinh thể mà chuyển thành lưu huỳnh dẻo vô định hình 1.1.1.2 Một số ứng dụng chất rắn vô định hình Các vật rắn vô định hình dùng phổ biến nhiều ngành công nghệ khác Thuỷ tinh dùng làm dụng cụ quang học (gương, lăng kính, thấu kính ), sản phẩm thuỷ tinh mĩ nghệ gia dụng, NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Hiện nay, nhiều vật rắn vô định hình có cấu tạo từ chất polime hay cao phân tử (ví dụ: loại nhựa, thuỷ tinh hữu cơ, cao su, ), có nhiều đặc tính quý (dễ tạo hình, không bị gỉ bị án mòn, giá thành rẻ, ), nên chúng dùng thay số lượng lớn kim loại (nhôm, sắt ) để làm đồ gia dụng, lợp nhà, ống dẫn nước, thùng chứa, chi tiết máy, xuồng cứu hộ, nhà mái vòm, 1.1.2 Tinh thể tính chất tinh thể 1.1.2.1 Cấu trúc tinh thể Quan sát hạt muối ăn (NaCl) qua kính hiển vi, viên đá thạch anh, … , ta thấy chúng cấu tạo từ nhiều hạt nhỏ có dạng khối lập phương chồng khít lên Cấu trúc có hình dạng đối xứng xác định gọi cấu trúc tinh thể Tinh thể chất rắn có hình dạng riêng: tinh thể thạch anh (SIO 2) có dạng khối lăng trụ sáu mặt, hai đầu hai khối chóp; tinh thể canxit (canxi cacbônat) có dạng khối trụ xiên Kích thước tinh thể lớn hay nhỏ phụ thuộc điều kiện hình thành NHÓM VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Những nút tương đương lặp lại cách tuần hoàn khắp không gian mạng Tinh thể có tính dị hướng: Xét theo phương khác tinh thể có tính chất khác Tính dị hướng hậu tất nhiên việc phân bố hạt theo qui luật mạng không gian Theo phương khác khoảng cách lực liên kết hạt thông thường khác Ngược với tính dị hướng tinh thể, chất lỏng rắn vô định hình có tính đẳng hướng, chúng số lượng nguyên tử (phân tử) trung bình đơn vị chiều dài lực liên kết chúng theo hướng 1.1.2.3 Đặc điểm chất rắn tinh thể Các chất rắn kết tinh cấu tạo từ loại hạt cấu trúc tinh thể không giống tính chất vật lý chúng khác Ví dụ: Kim cương than chì cấu lạo từ nguyên tử cacbon, chúng có cấu trúc tinh thể không giống nên chúng có tính chất khác nhau: Kim cương cứng không dẫn điện, than chì mềm, dễ tách lớp dẫn điện Mỗi chất rắn kết tinh ứng với cấu trúc tinh thể có nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi áp suất cho trước Ví dụ: Ở áp suất khí quyển, nước đá nóng chảy 0o C, thiếc nóng chảy 232oC, sắt nóng chảy 1520oC Các chất rắn kết tinh chất đơn tinh thể chất đa tinh thể NHÓM 14 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Vật rắn đơn tinh thể vật cấu tạo từ tinh thể nhiều tinh thể nhỏ liên kết theo trật tự xác định Hạt muối, miếng thạch anh, viên kim cương, vật rắn đơn tinh thể Vật rắn đa tinh thể vật cấu tạo từ nhiều tinh thể nhỏ liên kết hỗn độn Hầu hết kim loại (sắt, nhôm, đồng, ) vật rắn đa tinh thể Các vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, tức tính chất vật lí chúng (độ bền, độ nở dài, độ dẫn nhiệt, ) thay đổi theo hướng khác Còn vật rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng, tức tính chất vật lí chúng theo hướng giống Trong tinh thể thực thường có khuyết tật (tức sai hỏng so với cấu trúc lí tưởng) nên tính chất vật rắn tinh thể bị thay đổi nhiều Ví dụ: Độ bền kim loại giảm hàng nghìn lần mạng tinh thể có sai hỏng Độ dẫn diện gecmani (Ge) silic (Si) thay đổi hàng nghìn lần cho thêm khoảng 0,1% tạp chất vào mạng tinh thể chúng 1.1.2.3 Một số ứng dụng chất rắn tinh thể Các đơn tinh thể Si, Ge: Dùng làm linh kiện ban dẫn Kim cương dùng làm mũi khoang, dao cắt kính , đá mài Các kim loại hợp kim dùng công nghiệp, đồ gia dụng… NHÓM 15 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Một số chất rắn kết tinh dùng làm vật liệu nanô CN nanô Vật liệu nanô thể ưu điểm vượt trội: tính chất cơ, điện, từ, quang, tính siêu dẫn…đều có kích thước tới hạn từ – 1000 nm ứng dụng rộng rãi nghành điện tử, khí, y sinh học, quân sự, đồ gia dụng NHÓM 16 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC 1.1.2.4 Sự khác chất rắn kết tinh chất rắn vô định hình NHÓM 17 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC 1.2 Kí hiệu mạng tinh thể r r r Nếu lấy nút mạng làm gốc, chọn trục chứa vectơ a , b , c làm trục tọa độ X, Y , Z ; chọn độ dài a , b , c làm đơn vị trục , ta có qui ước ký hiệu nút , hàng mạng , mặt mạng 1.2.1 Ký hiệu nút mạng Ta biết nút mạng liên hệ với gốc vectơ tịnh tiến: r r r r T = n1a + n2b + n3c Nó có tọa độ trục n1a, n2b, n3c Nếu a , b , c độ dài đơn vị trục tọa độ nút trở thành n1 , n2 , n3 Ký hiệu nút { [ n n n ]} Trường hợp nút có tọa độ rơi vào phần âm trục tọa độ , số n tương ứng phải mang dấu âm đầu Ví dụ: Nút mạng có tọa đồ 0, -1, ký hiệu { 0 10 } 1.2.2 Ký hiệu hàng mạng Ký hiệu hàng mạng : Qua gốc kẻ đường thẳng song song với hàng mạng cần xác định Ngoài gốc ra, nút gần với nút gốc nằm đường thẳng có ký hiệu { [ n n n ] } , ký hiệu hàng mạng [ n n n ] NHÓM 1 18 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Các hàng mạng song song có ký hiệu 1.2.3 Ký hiệu mặt mạng – số Miller Ký hiệu mặt mạng họ mặt mạng (dãy mặt mạng song song mạng): Chọn mặt mạng (nằm họ mặt này) gần gốc Ví dụ: Mặt cắt trục tọa độ theo thống số n1a, n2b, n3c Ta lập tỉ số kép: Hệ mặt phẳng tinh thể Ký hiệu (h, k, l) mặt song song, có tính chất giống nhau, muốn xác định số mặt cần xác định số mặt phẳng song song với nó, nằm ô sở chứa trục độ Các mặt phẳng không song song có tính chất giống tạo họ mặt phẳng NHÓM 19 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Như vậy, ký hiệu mặt mạng cần xác định (h k l) Nó ký hiệu chung cho họ mặt mạng Các số h, k, l mặt mạng gọi số Miller Ví dụ: Chỉ số Miller số mặt phẳng Chỉ số Miller mặt phẳng họ ký hiệu dạng {hkl} Giá trị tuyệt đối h, k, l chúng nhau, đổi vị trí cho Ví dụ: Họ mặt phẳng { 100} mạng tinh thể có ô sơ cấp hình lập phương gồm mặt: {100}, {010}, {001}, { 100} , { 10} , { 00 1} (đó mặt bên đáy ô sở) NHÓM 20 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC 1.2.4 Chỉ số Miller - Bravais hệ lục phương: Để biểu diễn phương cạnh (hàng mạng), mặt (mặt mạng) tinh thể hệ lục phương phải dùng số Miller - Bravais, tương ứng với hệ tọa độ gồm trục 0X , 0Y , 0Z 0U Ba trục OX , OY , OU nằm mặt phẳng đáy ô sở , cặp hợp với góc 1200 vuông góc với trục OZ Gốc tọa độ O tâm mặt đáy Ký hiệu mặt với số (hkil) i = - (h + k) Cách xác định số Miller -Bravais hoàn toàn giống trường hợp số Miller Ví dụ: Xác định mặt phẳng có số Miller hình vẽ sau Chỉ số Miller số Miller – Bravais số mặt hệ lục giác NHÓM 21 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC 1.2.5 Một số tập số Miller số Miller – Bravais Bài 1: Xác định số chiều đường thẳng qua hai nút {[100]} {[001]} mạng lập phương B1: Ta xác định tọa độ hai nút {[100]} {[001]} hình vẽ điểm A D’, đường thẳng qua hai nút AD’ NHÓM 22 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC B2: Từ O kẻ đường thẳng song song với AD’, nút gốc O nút nằm đường thẳng gần O E {  111} số chiều đường thẳng qua hai nút O E  111 Mà AD’ // OE nên số phương AD’  111 Bài 2: Xác định số miller mặt qua nút {[200]}, {[010]}, {[001]} mạng lập phương P Mặt phẳng mạng cắt trục tọa đồ nút {[200]}, {[010]}, {[001]} nên ta có n1 = 2, n2 = 1, n3 = = > h : k : l = 1 : : =2:1:1 1 Vậy, số Miller mặt phẳng (211) Bài : Vẽ mặt (212), (110), (001), (120) tinh thể lập phương + Mặt (212): h : k : l = :1: = 1 1 : : ⇒ n1 = , n2 = 1, n3 = 1 2 2 1 ⇒ n1 = 1, n2 = 1, n3 = ∞ 1 ∞ + Mặt (110): h : k : l = 1:1: = : : Bài 4: Xác định số Miller – Bravais mặt MNPQ NKHQ hình vẽ NHÓM 23 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Mặt phẳng MNPQ cắt trục OX, OY hai nút P, Q có tọa độ song song với trục OZ nên xem mặt phẳng cắt OZ ∞ Như ta có n1 = 1, n2 = 1, n3 = ∞ Suy ra: h : k: l = 1/1 : 1/1 : 1/ ∞ = : 1: Từ ta suy i = - (h + k) = -2 ( cách xác định h, k, l giống với số Miller ) Vậy, mặt MNPQ hệ lục giác có số Miller – Bravais ( 1120 ) Tương tự mặt phẳng NKHQ có số Miller – Bravais ( 01 10 ) Bài Xác định số Miller mặt phẳng hình đây: a) Mặt phẳng (ABCD) cắt trục tọa độ Ox, Oy, Oz điểm: Ta có: n = ; m = ∞; p = 1 1 1 : : = : : = : :1 ∞ n m p Suy số Miller mặt phẳng (ABCD) (201) NHÓM h:k:l= 24 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC b) Mặt phẳng (MNPQ) cắt trục tọa độ OX, OY, OZ điểm: n =1; m =−1; p =1 Ta có: h:k:l= 1 1 1 : : = : : = 1: − :1 n m p −1 Suy ra: i = - (h + k) = Vậy: số Miller – Bravais mp(MNPQ) (1-101) c) Mặt phẳng (OABC) cắt trục tọa độ OX, OY, OZ điểm: n = ∞; m = −1; p = Ta có: h:k:l= 1 1 1 : : = : : = : −1 :1 n m p ∞ −1 Suy số Miller mặt phẳng (ABCO) (0-10) NHÓM 25 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC d) Mặt phẳng (ABC) cắt trục tọa độ OX, OY, OZ điểm: Ta có: 1 n = ; m = 1; p = 2 h:k:l= 1 1 1 : : = : : = :1: 1 n m p 2 Suy số Miller mặt phẳng (ABC) (212) C.KẾT LUẬN NHÓM 26 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Qua trình học tập nghiên cứu học phần Vật lí tinh thể, trình độ kiến thức thành viên nhóm nhiều hạn chế nên Tiểu luận tránh khỏi sai sót Rất mong nhận góp ý, giúp đỡ quý thầy để Tiểu luận đạt hiệu tốt Chúng em xin chân thành cảm ơn thầy NHÓM 27 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC D TÀI LIỆU THAM KHẢO - Giáo trình Tinh thể học (Dành cho sinh viên ngành công nghệ hóa học) NHÓM 28 [...]... rắn kết tinh ứng với mỗi cấu trúc tinh thể có một nhiệt độ nóng chảy xác định không đổi ở mỗi áp suất cho trước Ví dụ: Ở áp suất khí quyển, nước đá nóng chảy ở 0o C, thiếc nóng chảy ở 232oC, sắt nóng chảy ở 1520oC Các chất rắn kết tinh có thể là chất đơn tinh thể hoặc chất đa tinh thể NHÓM 1 14 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Vật rắn đơn tinh thể là vật được cấu tạo từ một tinh thể hoặc...VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Tinh thể được cấu tạo từ các vi hạt (nguyên tử, phân tử, ion) liên kết chặt chẽ với nhau và sắp xếp theo một trật tự tuần hoàn trong không gian Mỗi vi hạt luôn dao động nhiệt quanh vị trí cân bằng của nó Chất rắn có cấu trúc tinh thể gọi là chất rắn kết tinh NHÓM 1 10 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Tính tuần hoàn trong không gian của tinh thể. .. kết giữa chúng như nhau theo mọi hướng 1.1.2.3 Đặc điểm của chất rắn của tinh thể Các chất rắn kết tinh được cấu tạo từ cùng một loại hạt nhưng cấu trúc tinh thể không giống nhau thì những tính chất vật lý của chúng rất khác nhau Ví dụ: Kim cương và than chì đều được cấu lạo từ các nguyên tử cacbon, nhưng chúng có cấu trúc tinh thể không giống nhau nên chúng có tính chất rất khác nhau: Kim cương rất... 1.1.2.2 Tính chất cơ bản của tinh thể Tinh thể có tính đồng nhất: Trên toàn bộ thể tích tại những điểm khác nhau có những tính chất tương tự nhau Nói rõ hơn, nếu nghiên cứu tinh thể theo những phương song song với nhau qua các điểm khác nhau trong tinh thể ta thấy chúng có cùng tính chất Tính đồng nhất này là kết quả tất nhiên của tính tuần hoàn của mạng: NHÓM 1 13 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH... đơn tinh thể là vật được cấu tạo từ một tinh thể hoặc nhiều tinh thể nhỏ liên kết theo một trật tự xác định Hạt muối, miếng thạch anh, viên kim cương, là vật rắn đơn tinh thể Vật rắn đa tinh thể là vật được cấu tạo từ nhiều tinh thể nhỏ liên kết hỗn độn Hầu hết các kim loại (sắt, nhôm, đồng, ) là vật rắn đa tinh thể Các vật rắn đơn tinh thể có tính dị hướng, tức là các tính chất vật lí của chúng (độ... của tinh thể được biểu diễn bằng mạng tinh thể Ví dụ: Mạng tinh thể muối ăn có dạng hình lập phương gồm các iôn Cl - và Na+, trong đó khoảng cách giữa hai ion Cl - hoặc hai iôn Na+ bằng a = 0,563nm (1nm =109 m) Mạng tinh thể kim cương và mạng tinh thể than chì chỉ gồm các nguyên tử cacbon C NHÓM 1 11 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Để có khái niệm về mạng không gian ta hình dung có 1 hệ... thông số mặt mạng Cấu trúccủa 1 tinh thể bao giờcũng thể hiện như 1 mạng không gian hay 1 số mạng không gian cùng kíchthước lồng vào nhau Các hạt vật chất giống nhau của tinh thể phân bố trên những nút của 1 mạng không gian Khoảng cách giữa các hạt cạnh nhau trong đa số các tinh thể rất nhỏ , khoảng một vài Angstron (1A0 = 10-8 cm) Nghĩa là trên chiều dài 1 cm của không gian tinh thể có khoảng 108... theo các hướng khác nhau Còn các vật rắn đa tinh thể có tính đẳng hướng, tức là các tính chất vật lí của chúng theo mọi hướng đều giống nhau Trong tinh thể thực thường có những khuyết tật (tức là các sai hỏng so với cấu trúc lí tưởng) nên tính chất của các vật rắn tinh thể bị thay đổi rất nhiều Ví dụ: Độ bền của kim loại giảm hàng nghìn lần khi mạng tinh thể có những sai hỏng Độ dẫn diện của gecmani... chất vào mạng tinh thể của chúng 1.1.2.3 Một số ứng dụng chất rắn của tinh thể Các đơn tinh thể Si, Ge: Dùng làm các linh kiện ban dẫn Kim cương dùng làm các mũi khoang, dao cắt kính , đá mài Các kim loại và hợp kim dùng trong công nghiệp, đồ gia dụng… NHÓM 1 15 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC Một số chất rắn kết tinh được dùng làm vật liệu nanô trong CN nanô Vật liệu nanô thể hiện ưu điểm... dụng NHÓM 1 16 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC 1.1.2.4 Sự khác nhau giữa chất rắn kết tinh và chất rắn vô định hình NHÓM 1 17 VẬT LÍ TINH THỂ GVHD: PGS.TS TRƯƠNG MINH ĐỨC 1.2 Kí hiệu mạng tinh thể r r r Nếu lấy một nút mạng làm gốc, chọn các trục chứa các vectơ a , b , c làm các trục tọa độ X, Y , Z ; chọn các độ dài a , b , c làm các đơn vị trục , ta có qui ước về ký hiệu của 1 nút ,