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5. Amorphe Festkörper
[ Hunklinger ]
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Bisher: kristalline Festkörper mit - Nahordnung und vor allem - Fernordnung in den Anordnungen der atomaren
Bausteine Jede dabei auftretende Abweichung von der
Symmetrie (Gitterdefekte, Fremdatome etc.) haben wir dabei als Störung betrachtet.
In nichtkristallinen Stoffen - Fernordnung fehlt (bisher grundlegende
Eigenschaft) - Nahordnung ist aber vorhanden !!! -> Nahordnung entspricht meist den Baugruppen,
sprich der Basis, des entsprechenden kristallinen Zustandes
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Strukturunterschiede kristalline – amorphe Festkörper
Vergleich Quarz kristallin – amorph
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Amorphe Festkörper Wie kann es bei gleicher Nahordnung zum
Verschwinden der Fernordnung kommen ?
- Variation des Bindungswinkels (einige Grad)
- Verdrehung der Atome um eine Bindungsachse
- Kleine statistische Schwankungen des Atomabstandes (einige Prozent)
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Metastabiler Zustand Die freie Enthalpie Gamorph der amorphen Phase ist
größer als die des kristallinen Zustandes. G = Gamorph – Gkristallin > 0 Da G als Triebkraft (irreversible Thermodynamik) der
Umwandlungsprozesse in den stabileren Zustand anzusehen ist,
können demnach amorphe Festkörper nur existieren: - wenn die Differenz relativ klein ist - wenn der Übergang in eine kristalline Phase sterisch
stark gehemmt ist. Das ist insbesondere bei komplexeren Strukturen oft der
Fall!
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Weitere Besonderheiten
- kontinuierlicher Phasenübergang fest - flüssig
- isotrope physikalische Eigenschaften (Fehlen Fernord. !)
- Wärmeleitung - Schallgeschwindigkeit - elektrische Eigenschaften - optische Eigenschaften (Brechungsindex)
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Strukturaufklärung
- Aussagen über lokale Verteilung und Struktur liefern hochaufgelöste Untersuchungen wie TEM, eventuell noch AFM
- Beugungs- und Streuexperimente mit Röntgenstrahlung bzw. Materiewellen (Elektronen, Neutronen) - wie schon behandelt – ermöglichen:
- Aussagen zur Strukturverwandtschaft zum kristallinen Zustand - Aussagen zum Kristallisationsgrad
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YBCO / CeO / YSZ /Si - Substrat kristallin
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YBCO / CeO / YSZ /Si - Substrat amorph
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YBCO / CeO / YSZ /Si - Substrat teilkristallin
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Radiale Verteilungsfunktion
[ Schmidl ]
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Radiale Verteilungsfunktion
Fourieranalyse des experimentellen Bildes (Winkelverteilung der Intensität des Beugungsbildes) liefert eine Radiale Verteilungsfunktion:
- mittlere Anzahl der Atome, die sich in einem
bestimmten Abstand vom betrachteten Atom aus befinden, d.h. man erhält eine
- Häufigkeitsverteilung von Atomabständen -diese ist auf Grund der Nahordnung nicht
statistisch !
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Radiale Verteilungsfunktion
[ Schmidl ]
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Radiale Verteilungsfunktion
[ Schmidl ]
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Verteilungsfunktion
[ Schmidl ]
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Verteilungsfunktion
[ Schmidl ]
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Herstellung amorpher FK
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Herstellung amorpher FK
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Herstellung amorpher FK
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Übergang Schmelze – amorpher FK
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Gläser
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Gläser
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Metallische Gläser
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Metallische Gläser
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Gläser
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Gläser
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Glasübergang
[ Hunklinger ]
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Kristall und Glas
[ Hunklinger ] A2B3
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Amorphe Materialien
[ Schmidl ]
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Amorphisieren durch Ionenbestrahlung
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Amorphisierung durch Ionenbestrahlung
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Rekristallisation
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6. Quasikristalline Festkörper
[ R. Feile ]
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[ R. Feile ]
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[ Herlach, Holland-Moritz ]
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[ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 38
[ Herlach, Holland-Moritz ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 39
[ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 40
[ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 41
[ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 42 [ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 43
[ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 44
[ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 45
[ R. Feile ]
Prof. Dr. Paul Seidel VL Festkörper MaWi WS 2013/14 46
[ Herlach, Holland-Moritz ]
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Eigenschaften von Quasikristallen
[ Herlach, Holland-Moritz ]
Chemie-Nobelpreis 2011 Dan Shechtman
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