Interstitial defect
સામગ્રી વિજ્ઞાનમાં, ઇન્ટર્સ્ટિશલ ડિફેક્ટ એ એક પ્રકારની બિંદુ ક્રિસ્ટલોગ્રાફિક ખામી છે જ્યાં સમાન અથવા અલગ પ્રકારનો અણુ, સ્ફટિક માળખામાં ઇન્ટર્સ્ટિશલ સાઇટ પર કબજો કરે છે. જ્યારે અણુ એ જ પ્રકારનો હોય છે જે પહેલેથી હાજર હોય ત્યારે તે સ્વ-અંતરાલીય ખામી તરીકે ઓળખાય છે. વૈકલ્પિક રીતે, કેટલાક સ્ફટિકોમાં નાના અણુઓ અંતરાલીય સ્થળો પર કબજો કરી શકે છે, જેમ કે પેલેડિયમમાં હાઇડ્રોજન. તે સ્ફટિક માટે વિસ્થાપન થ્રેશોલ્ડથી ઉપર ઊર્જા ધરાવતા પ્રાથમિક કણો સાથે સ્ફટિક પર બોમ્બમારો કરીને ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ્સ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે, પરંતુ તેઓ થર્મોડાયનેમિક સંતુલનમાં નાની સાંદ્રતામાં પણ અસ્તિત્વ ધરાવે છે. અંતરાલીય ખામીઓની હાજરી સામગ્રીના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં ફેરફાર કરી શકે છે. અંતરાલીય સંયોજનોનો વિચાર 1930 ના દાયકાના અંતમાં શરૂ થયો હતો અને તેમને ઘણીવાર હેગ પછી હેગ તબક્કાઓ કહેવામાં આવે છે. સંક્રમણ ધાતુઓ સામાન્ય રીતે ષટ્કોણ બંધ ભરેલા અથવા ચહેરો કેન્દ્રિત ઘન માળખામાં સ્ફટિકીકરણ કરે છે, જે બંને ષટ્કોણ બંધ ભરેલા અણુઓના સ્તરોથી બનેલા હોવાનું ગણી શકાય. આ બંને ખૂબ સમાન જાળીમાં બે પ્રકારના આંતરછેદ અથવા છિદ્ર હોય છેઃ ધાતુના અણુ દીઠ બે ટેટ્રાહેડ્રલ છિદ્રો, એટલે કે. છિદ્ર ચાર ધાતુના અણુઓ વચ્ચે હોય છે, ધાતુના અણુ દીઠ એક અષ્ટતલ છિદ્ર, એટલે કે. છિદ્ર છ ધાતુના અણુઓ વચ્ચે હોય છે પ્રારંભિક કામદારો દ્વારા એવું સૂચન કરવામાં આવ્યું હતું કેઃ ધાતુના જાળીને ઇન્ટર્સ્ટિશલ અણુ દ્વારા પ્રમાણમાં અસર થતી ન હતી, વિદ્યુત વાહકતા શુદ્ધ ધાતુની સરખામણીમાં તુલનાત્મક હતી, ત્યાં રચનાની શ્રેણી હતી, જેમાં ઇન્ટરસ્ટિસનો પ્રકાર પરમાણુના કદ દ્વારા નક્કી કરવામાં આવતો હતો. ધાતુઓની રચનાઓ અને ધાતુઓ અને બિન-ધાતુઓના દ્વિસંગી અને ત્રિસંગી તબક્કાઓનું વધુ વિગતવાર જ્ઞાન દર્શાવે છે કેઃ સામાન્ય રીતે નાના અણુની ઓછી સાંદ્રતા પર, તબક્કાને ઉકેલ તરીકે વર્ણવી શકાય છે, અને આ ઉપરના ઇન્ટર્સ્ટિશલ સંયોજનના ઐતિહાસિક વર્ણનને અંદાજિત કરે છે. નાના અણુની ઊંચી સાંદ્રતામાં, વિવિધ જાળીની રચનાઓ સાથેના તબક્કાઓ હાજર હોઈ શકે છે, અને તેમાં સ્ટોઇકિયોમેટ્રીની શ્રેણી હોઈ શકે છે. એક ઉદાહરણ આયર્નમાં કાર્બનની દ્રાવ્યતા છે. 910 °C અને 1390 °C વચ્ચે સ્થિર શુદ્ધ લોખંડનું સ્વરૂપ, γ-લોખંડ, કાર્બન સાથે ઘન દ્રાવણ બનાવે છે જેને ઓસ્ટેનાઇટ કહેવાય છે જેને સ્ટીલ તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે. સ્વ-અંતરાલીય સ્વયં-અંતરાલીય ખામીઓ એ અંતરાલીય ખામીઓ છે જેમાં માત્ર એવા અણુઓ હોય છે જે જાળીમાં પહેલેથી હાજર હોય તેવા જ હોય છે. કેટલીક ધાતુઓ અને સેમિકન્ડક્ટર્સમાં ઇન્ટર્સ્ટિશલ ખામીઓનું માળખું પ્રાયોગિક રીતે નક્કી કરવામાં આવ્યું છે. સહજ ભાવે જે અપેક્ષા રાખવામાં આવે છે તેનાથી વિપરીત, જાણીતી રચના ધરાવતી ધાતુઓમાં મોટાભાગના સ્વ-ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ્સમાં 'સ્પ્લિટ' માળખું હોય છે, જેમાં બે અણુઓ એક જ જાળીની જગ્યા વહેંચે છે. સામાન્ય રીતે બે અણુઓના દળનું કેન્દ્ર જાળીના સ્થળ પર હોય છે, અને તેઓ તેમાંથી મુખ્ય જાળીની દિશાઓમાંથી એક સાથે સમપ્રમાણ રીતે વિસ્થાપિત થાય છે. દાખલા તરીકે, તાંબુ, નિકલ અને પ્લેટિનમ જેવી કેટલીક સામાન્ય ફેસ-સેન્ટર્ડ ક્યુબિક (એફસીસી) ધાતુઓમાં, સ્વ-ઇન્ટર્સ્ટિશલનું ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ માળખું સ્પ્લિટ [100] ઇન્ટર્સ્ટિશલ માળખું છે, જ્યાં બે અણુઓ જાળીની જગ્યાથી હકારાત્મક અને નકારાત્મક [100] દિશામાં વિસ્થાપિત થાય છે. બોડી-સેન્ટર્ડ ક્યુબિક (બી. સી. સી.) આયર્નમાં ગ્રાઉન્ડ સ્ટેટ ઇન્ટર્સ્ટિશલ સ્ટ્રક્ચર એ જ રીતે [110] સ્પ્લિટ ઇન્ટર્સ્ટિશલ છે. આ વિભાજીત ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ્સને ઘણીવાર ડમ્બબેલ ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ્સ કહેવામાં આવે છે, કારણ કે બે મોટા ગોળાઓ સાથે ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ બનાવતા બે અણુઓને ગોઠવવાથી અને તેમને જોડતી જાડી રેખા માળખાને ડમ્બબેલ વજન ઉપાડવાના ઉપકરણ જેવું બનાવે છે. લોખંડ સિવાયની અન્ય બી. સી. સી. ધાતુઓમાં, જમીનની સ્થિતિનું માળખું તાજેતરના ઘનતા-કાર્યાત્મક સિદ્ધાંતની ગણતરીઓના આધારે [111] ક્રાઉડીયન ઇન્ટર્સ્ટિશલ હોવાનું માનવામાં આવે છે, જેને [111] જાળીની દિશામાં અણુઓની લાંબી સાંકળ (સામાન્ય રીતે કેટલાક 10-20) તરીકે સમજી શકાય છે, જે સંપૂર્ણ જાળીની સરખામણીમાં સંકુચિત હોય છે, જેમ કે સાંકળમાં એક વધારાનો અણુ હોય છે. સેમિકન્ડક્ટર્સમાં પરિસ્થિતિ વધુ જટિલ હોય છે, કારણ કે ખામીઓ ચાર્જ થઈ શકે છે અને વિવિધ ચાર્જ સ્થિતિઓમાં વિવિધ રચનાઓ હોઈ શકે છે. દાખલા તરીકે, સિલિકોનમાં, ઇન્ટર્સ્ટિશલમાં કાં તો વિભાજન [110] માળખું હોઈ શકે છે અથવા ટેટ્રાહેડ્રલ ખરેખર ઇન્ટર્સ્ટિશલ હોઈ શકે છે. કાર્બન, ખાસ કરીને ગ્રેફાઇટ અને હીરામાં, સંખ્યાબંધ રસપ્રદ સ્વ-ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ્સ ધરાવે છે-તાજેતરમાં સ્થાનિક-ઘનતા અંદાજ-ગણતરીઓનો ઉપયોગ કરીને શોધાયેલું ગ્રેફાઇટમાં "સ્પાઇરો-ઇન્ટરેસ્ટિયલ" છે, જેનું નામ સ્પાઇરોપેન્ટેન પરથી રાખવામાં આવ્યું છે, કારણ કે ઇન્ટર્સ્ટિશલ કાર્બન અણુ બે મૂળભૂત વિમાનો વચ્ચે સ્થિત છે અને સ્પાઇરોપેન્ટેન જેવી જ ભૂમિતિમાં બંધાયેલ છે. અશુદ્ધિ અંતરાલીય નાના અશુદ્ધિ અંતરાલીય અણુઓ સામાન્ય રીતે જાળીના અણુઓ વચ્ચેના સાચા અંતરાલીય સ્થળો પર હોય છે. મોટા અશુદ્ધિ ઇન્ટરસ્ટિટિયલ્સ પણ સ્વ-ઇન્ટર્સ્ટિશલ અણુની જેમ જ જાળી પરમાણુ સાથે વિભાજિત ઇન્ટર્સ્ટિશલ રૂપરેખાંકનોમાં હોઈ શકે છે. ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ્સની અસરો સામગ્રીના ભૌતિક અને રાસાયણિક ગુણધર્મોમાં ફેરફાર કરે છે. સ્ટીલ્સના ગુણધર્મો અને પ્રક્રિયા માટે ઇન્ટર્સ્ટિશલ કાર્બન અણુઓની નિર્ણાયક ભૂમિકા હોય છે, ખાસ કરીને કાર્બન સ્ટીલ્સમાં. અશુદ્ધિ ઇન્ટરસ્ટિટિયલ્સનો ઉપયોગ કરી શકાય છે, દા. ત. ધાતુઓમાં હાઇડ્રોજનના સંગ્રહ માટે. સ્ફટિક જાળી અશુદ્ધ આંતરસ્થિરીય સાંદ્રતા સાથે વિસ્તરી શકે છે આયન ઇરેડિયેશન દરમિયાન સિલિકોન જેવા સેમિકન્ડક્ટર્સના અમોર્ફિઝેશનને ઘણીવાર આંતરસ્થિરીય સાંદ્રતાના નિર્માણ દ્વારા સમજાવવામાં આવે છે જે આખરે જાળીના પતન તરફ દોરી જાય છે કારણ કે તે અસ્થિર બને છે. ઘનમાં મોટી માત્રામાં ઇન્ટર્સ્ટિટિયલ્સની રચના નોંધપાત્ર ઊર્જા નિર્માણ તરફ દોરી શકે છે, જે મુક્ત થવા પર અમુક જૂના પ્રકારના પરમાણુ રિએક્ટર (વિગ્નર અસર) માં ગંભીર અકસ્માતો તરફ દોરી શકે છે. ઉચ્ચ-ઊર્જા સ્થિતિઓને એનીલિંગ દ્વારા મુક્ત કરી શકાય છે. ઓછામાં ઓછું એફ. સી. સી. જાળીમાં, ઇન્ટર્સ્ટિશિયલ્સ સામગ્રી પર મોટી ડાયેલાસ્ટિક નરમ અસર ધરાવે છે. એવું સૂચવવામાં આવ્યું છે કે ઇન્ટર્સ્ટિશ્યલ્સ પીગળવાની શરૂઆત અને કાચ સંક્રમણ સાથે સંબંધિત છે. સંદર્ભો સ્ફટિકીય ખામી ખનિજશાસ્ત્રની વિભાવનાઓ સામગ્રી વિજ્ઞાન મિશ્ર ધાતુશાસ્ત્ર