Fyzika kondenzovanho stavu 1 pednka Z historie poznvn
- Slides: 53
Fyzika kondenzovaného stavu 1. přednáška
Z historie poznávání kondenzovaných látek Ø Ø Ø Ø Ø 8. století: zmínky o krystalech soli (Japonsko) 1611: J. Kepler – krystalické útvary sněhu 1665: R. Hook – hypotéza o periodické stavbě krystalů (elementárními útvary jsou elipsoidy) 1669: N. Stensen – konstantní úhly mezi stěnami krystalů horského křišťálu (křemen) 1678: Huygens – vysvětlil dvojlom (objevil Berthelsen) 1690: Huygens – krystal lze sestavit opakováním identických bloků 1789: Bergmann – elemetárními útvary krystalu jsou rovnoběžnostěny 1824: Seeber – elementy jsou malé kuličky 1850: Auguste Bravais – 14 základních prostorových mřížek (Fedorov a Schoenflies – 230 typů mřížek)
Moderní historie FKL Ø Ø Ø Ø 28. 4. 1911: objev supravodivosti (H. Kamerlingh-Onnes) 8. 7. 1912: Laue a kol. – referát o strukturní analýze pomocí rentgenových paprsků (Mnichov) 1913: W. L. Bragg – první experimentální určení struktury (Na. Cl) 1927: Germer, Davisson, Thompson – difrakce elektronů na krystalové mřížce 1931: Ernst Ruska – elektronový mikroskop 1934: Taylor, Orowan – předpověď dislokací (experimentálně potvrzeno 1953) 1948: Shockley, Bardeen, Brattain – tranzistor 1953: Brillouin – difrakce vnitřních elektronů v PL na krystalové mřížce
Moderní historie FKL Ø Ø Ø Ø 1958: Prochorov, Basov, Townes – teoretická předpověď laseru 1960: Mainmann – realizace krystalového laseru 1962: Hall – polovodičový laser 1957: objasnění supravodivosti (Bardeen, Cooper, Schrieffer) 1958: integrovaný obvod (J. Kilby – NC 2000) 1962: objev zvláštního tunelového jevu u supravodičů (Josephson, Giever) 1987: objev vysokoteplotní supravodivosti
Moderní historie FKL 1992: předpověď nalezení fullerenů Ø 1996: NC za objev fullerenů (Robert Curl, Richard Smalley, Harold Kroto) Ø 2004: objev grafenu Ø 2010: NC za objev grafenu (A. Geim, K. Novoselov) Ø
Kondenzované látky Ø kapalné - newtonovské kapaliny - nenewtonowské kapaliny Ø pevné (hookovské, nehookovské) - krystalické - amorfní - „měkké látky“ (mýdlo, kečup, tvaroh, . . . ) - polymery - …
Kondenzace a tuhnutí Ø vysoká teplota - zanedbatelný vliv přitažlivých sil - Ek (energie tepelného pohybu částic) převažuje Ø snižování teploty - přitažlivé síly začínají nabývat důležitosti - molekulární páry (dvojice) zůstávají déle pohromadě - korelace v pohybu molekul - krátkodobě existující klastry molekul
Kondenzace a tuhnutí Ø kondenzační teplota - významná korelace pohybu molekul (vznik kapaliny) - energie přitažlivé interakce Ek - vliv energie odpudivých sil - krátkodosahové uspořádávání molekul (přeuspořádání po uplynutí relaxační doby) - přitažlivé interakce co nejvíce „stěsnávají“ molekuly - odpudivé interakce zajišťují minimální separaci Ø další snižování teploty - uspořádávání molekul (resp. atomů, iontů) - tuhnutí vznik pevné látky (PL)
Dva typy tuhnutí kapalin Ø krystalizace (Tt) Ø tuhnutí v důsledku rychlého zvýšení viskozity při jejím ochlazení - amorfní látky (vosk, asfalt, . . . ) - sklo (má schopnost krystalizace, ale viskozita roste s poklesem teploty tak rychle, že látka ztuhne dříve, než stačí zkrystalizovat)
Mezimolekulární (mezičásticový) potenciál (resp. potenciální energie) U >> k. T permanentní (chemická) vazba U ≥ k. T vazba se může rozpadnout resp. restrukturalizovat vlivem teploty
Vazby v kondenzovaných látkách Ø Van der Waalsova Ø iontová Ø kovalentní Ø kovová Ø vodíková Ø hydrofobní interakce Ø halogenová
Fázový diagram a 1, 2 – křivky tuhnutí (tání) b – křivka kapalnění c – křivka sublimace kritický bod v – počet stupňů volnosti f – počet fází trojný bod k – počet složek
Krystalické látky
Struktura krystalických látek
Johannes Kepler (1611) Novoroční dar aneb o šestiúhelných vločkách -v jistém smyslu první krystalografická práce - napsáno roku 1610 v Praze - vyšlo 1611 ve Frankfurtu nad Mohanem
Nejtěsnější uspořádání koulí v Keplerově podání
Nejtěsnější uspořádání koulí (hexagonální a kubické)
Nejtěsnější uspořádání (tuhých) koulí ABABAB. . . (hcp) ABCABC. . . (fcc)
Hexagonální struktura s těsným uspořádáním (hcp)
Kubické nejtěsnější uspořádání (plošně centrovaná struktura - fcc)
Lineární mřížka (modelová situace) translační vektor báze
Translační symetrie a – struktura b - mříž
Volba počátku mříže
Volba základních translací
Primitivní a centrovaná buňka PRIMITIVNÍ BUŃKA - na primitivní buňku připadá jeden mřížový bod CENTROVANÁ BUŇKA a – dvojitá b - trojitá
Výběr elementární buňky v rovinné mřížce Elementární buňka s nejmenším objemem – primitivní buňka
Primitivní a centrovaná buňka primitivní buňka centrovaná buňka
Popis buňky
Shrnutí předchozího
Shrnutí – buňka mříže P – primitivní buňka I – prostorově centrovaná b. F – plošně centrovaná buňka A B bazálně centrované b. C Buňka je (uzavřený) rovnoběžnostěn, v jehož vrcholech se nacházeji mřížkové body. Buňka může být prostorově, nebo plošně centrovaná. ? - Rozmyslete si, jak spočítat objem buňky. ? - Kolik atomů připadá na jednu buňku?
Základní prvky symetrie krystalů Ø rovina souměrnosti (zrcadlení) Ø střed inverze Ø n-četná rotační osa symetrie Ø n-četná inverzní osa rotace Ø n-četná šroubová rotační osa symetrie Ø translační rovina souměrnosti
Inverzní osy
Rozdíl mezi kombinací prvků symetrie a složeným prvkem symetrie
Šroubové osy
Prvky symetrie n-četná rotační osa - otočením o úhel 2 /n se krystal ztotožní sám se sebou n-četná šroubová osa - otočení o 2 /n a následující translace o c/n (kde c je nejmenší vzdálenost mezi uzlovými body ve směru osy) rovina souměrnosti - rovina vůči níž jsou obě části krystalové struktury vzájemným zrcadlovým obrazem
Prvky symetrie translační rovina souměrnosti - krystalová struktura přechází sama v sebe operací zrcadlení a s ní spojenou translací ve směru rovnoběžném s touto rovinou zrcadlení střed inverze - ke každému atomu s průvodičem R existuje identický atom s průvodičem -R n-četná inverzní osa rotace - po rotaci o úhel 2 /n kolem této osy a po následující inverzi splyne krystal sám se sebou
Bravaisovy buňky Bravaisova pravidla pro výběr základní buňky 1. Počet pravých úhlů v základní buňce musí být maximální. 2. Symetrie základní buňky musí být shodná se symetrií celé mřížky. 3. Při dodržení předchozích podmínek musí být objem základní buňky minimální. 4. V případě, kdy symetrie nemůže rozhodnout, vybírá se základní buňka, tak aby její hrany byly co nejkratší.
Bravaisovy buňky
Symetrie Bravaisových buněk krystalová soustava minimální symetrie triklinická (trojklonná) žádná monoklinická (jednoklonná) jedna 2četná osa podél c ortorombická (rombická, kosočtverečná) tři 2četné osy podél a, b , c tetragonální (čtverečná) jedna 4četná osa podél c kubická (izometrická) čtyři 3četné osy podél tělesových úhlopříček krychle hexagonální (šesterečná) jedna 6četná osa podél c trigonální (romboedrická, klencová) jedna 3četná osa podél hexagon. buňky
Přehled Bravaisových buněk sc fcc bcc
Wigner-Seitzova buňka Wigner-Seitzova elementární buňka W-S buňka pro bcc strukturu W-S buňka pro fcc strukturu
Millerovy indexy mřížových rovin
Millerovy indexy
Millerovy indexy (roviny) - příklady rovin v sc
Příklady osnov mřížkových rovin a) b) c) ? - Určete Millerovy indexy těchto osnov rovin
Millerovy indexy směrů
Millerovy indexy (značení směrů)
A ještě několik příkladů značení směrů a rovin. . . roviny: {100} směry: {110} {111} - konkrétní jeden směr: hkl - všechny krystalograficky ekvivalentní směry: hkl
Roviny v h. c. p.
Struktura chloridu sodného Cl- Na+ mřížka fcc báze Na. Cl (a=0, 56 nm), Li. H (a=0, 41 nm), KCl, Pb. S, Ag. Br, Mg. O, Mn. O, KBr
Struktura chloridu cesného prostá kubická mřížka (sc) Cs. Cl (a=0, 41 nm) Cu. Pd (a=0, 29 nm) Cu. Zn (a= 0, 29 nm) Li. Hg (a=0, 33 nm) Be. Cu (a=0, 27 nm) báze
Hexagonální struktura s nejtěsnějším uspořádáním (hcp)* c/a = 0, 633 báze Be (c/a=1, 581) Zn (c/a=1, 861) Mg (c/a=1, 623) Cd (c/a=1, 592) Ti (c/a=1, 586) Zr (c/a=1, 594) prostá hexagonální mřížka *hexagonal close packed
Struktura diamantu fcc - dvě struktury fcc vzájemně posunuté o jednu čtvrtinu tělesové úhlopříčky báze
- Kontrola stavu pokladne
- Kontrola stavu trénovanosti
- Centrom bunkového dýchania sú:
- Historie hardware
- Hovedgrupper i det periodiske system
- Hod diskem historie
- Levn eller beretning
- Dho emner
- Luxman k-115
- Historie
- Fyzika rovnoramenné váhy
- Ks eksamen
- šicí stroj phoenix
- Kildekritik historie
- Historie ruc
- Historie pr
- Pansitopenia adalah
- Historie human resources
- Historie volejbalu
- Coca cola vs kofola
- Internet historie
- Futsal historie
- Sedita historia
- Avgangsfag vg2
- Internettets historie
- Ophavsperson
- Střelné zbraně historie
- Historie plastů
- Historielab
- Jídelní hůlky historie
- Pietro ferrero
- Hermeneutisk cirkel
- Historie se opakuje
- Historie muntlig eksamen
- Erindringshistorie eksempel
- Severni irsko
- Historie
- Historie
- Historie fyziky
- Kildekritik historie
- Blaise
- Stavba oko
- Zrážkomer fyzika
- Rezonancia fyzika
- Fyzika hustota
- Teplo je druh
- Opis pohybu telesa
- Magnetické pole země fyzika
- Zuzana gibova
- Jákobův žebřík fyzika
- Var fyzika
- Odchýlka merania fyzika 6 rocnik
- Fyzika
- Atomová hmotnost