В кристаллографии междоузлия , отверстия или пустоты представляют собой пустое пространство , которое существует между упаковкой атомов (сфер) в кристаллической структуре . [ необходима ссылка ]
Дырки легко увидеть, если вы попытаетесь упаковать круги вместе; независимо от того, насколько близко вы их расположите или как вы их расположите, между ними будет пустое пространство. То же самое верно и для элементарной ячейки ; независимо от того, как расположены атомы, между атомами будут присутствовать междоузлия. Эти места или отверстия могут быть заполнены другими атомами ( междоузельный дефект ). Изображение с упакованными кругами является только двумерным представлением. В кристаллической решетке атомы (сферы) будут упакованы в трехмерном расположении . Это приводит к различным формам междоузлий в зависимости от расположения атомов в решетке.
Плотно упакованная элементарная ячейка, как гранецентрированная кубическая, так и гексагональная плотно упакованная, может образовывать два различных по форме отверстия. Глядя на три зеленые сферы на иллюстрации гексагональной упаковки в верхней части страницы, можно увидеть, что они образуют отверстие в форме треугольника. Если атом расположен на вершине этого треугольного отверстия, он образует тетраэдрическое междоузлие. Если три атома в слое выше повернуты и их треугольное отверстие находится на вершине этого, он образует октаэдрическое междоузлие. [ необходима цитата ] В плотно упакованной структуре на элементарную ячейку приходится 4 атома, и она будет иметь 4 октаэдрических пустоты (соотношение 1:1) и 8 тетраэдрических пустот (соотношение 1:2) на элементарную ячейку. [1] Тетраэдрическая пустота меньше по размеру и может вместить атом с радиусом, равным 0,225 размера атомов, составляющих решетку. Октаэдрическая пустота могла бы вместить атом с радиусом, равным 0,414 размера атомов, составляющих решетку. [1] Атом, заполняющий это пустое пространство, мог бы быть больше этого идеального отношения радиусов, что привело бы к искажению решетки из-за выталкивания окружающих атомов, но он не мог бы быть меньше этого отношения. [1]
Если половина тетраэдрических узлов родительской ГЦК решетки заполнена ионами противоположного заряда, то образуется структура кристалла цинковой обманки . Если все тетраэдрические узлы родительской ГЦК решетки заполнены ионами противоположного заряда, то образуется структура флюорита или антифлюорита. Если все октаэдрические узлы родительской ГЦК решетки заполнены ионами противоположного заряда, то образуется структура каменной соли .
Если половина тетраэдрических узлов родительской решетки HCP заполнена ионами противоположного заряда, то образуется структура кристалла вюрцита. Если все октаэдрические узлы анионной решетки HCP заполнены катионами, то образуется структура арсенида никеля.
Простая кубическая ячейка с атомами, расположенными как бы в восьми углах куба, образует в центре одно кубическое отверстие или пустоту. Если эти пустоты заняты ионами противоположного заряда из родительской решетки, образуется структура хлорида цезия.
Объемно-центрированная кубическая элементарная ячейка имеет шесть октаэдрических пустот, расположенных в центре каждой грани элементарной ячейки, и еще двенадцать, расположенных в середине каждого ребра той же ячейки, что в общей сложности шесть чистых октаэдрических пустот. Кроме того, есть 24 тетраэдрических пустоты, расположенных в квадратном интервале вокруг каждой октаэдрической пустоты, что в общей сложности двенадцать чистых тетраэдрических пустот. Эти тетраэдрические пустоты не являются локальными максимумами и технически не являются пустотами, но они иногда появляются в многоатомных элементарных ячейках.
Под междоузельным дефектом понимают дополнительные атомы, занимающие некоторые междоузлия случайным образом в качестве кристаллографических дефектов в кристалле, который по умолчанию обычно имеет пустые междоузлия.