Физика.сообщение по одной из тем: «Кристаллические тела. Аморфные тела. Их свойства. Получение искусственных алмазов» (объем 0,5 листа)

Кристаллические тела и аморфные тела. Их свойства и получение искусственных алмазов Кристаллические тела имеют упорядоченную трехмерную решётку: атомы или молекулы повторяются по определённому рисунку во всех направлениях. Это называется длинно‑регулярной порядостью. Аморфные тела лишены такой упорядоченности на больших расстояниях; локальная координация может иметь некоторый характерный порядок, но повторение не образует кристаллической решётки. Примеры: кристаллы (сахар, кварц, алмаз) против аморфных материалов (стекло, многие полимеры). Свойства кристаллических тел: - направленность физических характеристик (анизотропия): механические, оптические и тепловые свойства зависят от направления; - чётко заданная температура плавления и часто высокая прочность и твёрдость (например, алмаз — одна из самых твёрдых веществ); - характерная оптическая прозрачность и блеск, хорошие термальные свойства (в т.ч. большая теплопроводность у алмаза); - дефекты кристаллической решётки (vacancies, дислокации) влияют на пластичность и электропроводность. Свойства аморфных тел: - отсутствие длинно‑range порядка, изотропия на макроскопическом уровне; - плавление не резкое; стекловидные материалы переходят в жидкость через стеклообразную температуру; - часто ниже теплопроводность по сравнению с кристаллами и высокая ломкость; химически они устойчивы, но механически менее предсказуемы в некоторых режимах; - пример: стекло, аморфные полимеры. Получение искусственных алмазов: - метод высокого давления и высокой температуры (HPHT): создаются условия ~5–6 ГПа и ~1300–1600 °C; углеродистый материал (часто графит) превращается в кристаллический алмаз в присутствии катализаторов (Fe, Ni, Co) и часто опорного «зерна»‑кристалла. Используются как для ювелирных камней, так и для индустриальных алмазов. - метод химического осаждения из газовой фазы (CVD): низкий давление и температура по сравнению с HPHT; смесь газа CH4/H2 подается на подложку, на которой оседает слой sp3‑углерода в виде монокристаллического или поликристаллического осадка. Возможна лёгкая допировка бором, фосфором для получения полупроводниковых свойств; применяется для тонких плёнок, инструментов и экспериментальных материалов. Обе технологии дают синтетические алмазы с управляемой кристаллической структурой и применениями в промышленности, а также в ювелирной индустрии.