Was geschieht an der Oberfläche eines Kristalls ?

[Krizu]

Nein,

kein echtes Zusammenfügen zu einem Kristall.

Stell Dir ein Schnitzel vor: Du schneidest es mit einer scharfen Klinge in zwei Teile und legt die Teile sofort wieder dicht an dicht.
Das sieht aus wie aus einem Stück. Ein paar Enzyme, http://de.wikipedia.org/wiki/Transglutaminase, aus der Lebensmittelforschung machen den Rest ;-)

Jetzt nimmst du zwei Schnitzel und legst die Aneinander.
a.) Panade auf Panade passt schon mal nicht = zwei schmutzige Kristalloberflächen stehen in Kontakt.
b.) die Fleischfaser = Kristallrichtung macht einen undefinierten Sprung.

Also nichts da so einfach mit Giantcrystals ;-)

Frank

[jürgen lange]

hallo krizu, aus welchen quellen der erkenntnis schöpfst du? sprich, was studierst du? was hast du studiert? oder so?

ich habe einer eher synthetisch orientiertes chemiestudium hinter mir vor zig-jahren. und physikalische chemie hatte seine grenzen damals..

gruß und glück auf jürgen

[Krizu]

siehe PN

Frank

[berthold]

Hallo,

@Berthold:
In der Realität ja, aber die Bruchlinien in spaltbaren Kristallen sind meist so Flächen an der  spezielle Ladungsmuster auftreten. Eigenlich sollten die Probleme an der frischen Oberfläche im UHV dann nach der Adhäsion und der neuen Bindungsausbildung wieder relaxieren - meine ich!

Die Atome auf der Oberfläche haben andere Bindungsverhältnisse als Atome im Inneren des Kristalls und damit auch andere energetische Bedingungen. Schon das führt dazu dass sich die Atome an der Oberfläche rearrangieren, also ganz anders anordnen als in den Tiefen des Kristalls. Selbst bei einfachen Gittern (z.B. Si - hat kubische Diamant-Struktur) sehen wir auf einer {111} Oberfläche eine komplexe Struktur (Stichwort 7x7). Ist so, als würde man einen Sicherheitsschlüssel in die Länge ziehen und die Zacken nach einem Muster duchwechseln. (die Gegenseite -das Schloss- auch, nur wo man mit dem Durchwechseln anfängt ist Zufall). Dazu kommt: Auch das UHV wird nicht verhindern dass Gitterfehler (ZGA, Fehlstellen usw.) durch den Kristall wandern. Wenn ein Platz an der Oberfläche günstiger ist werden die da Platz nehmen. Wenn z.B. in einem Ionenkristall auf einer Bruchfläche ein Anion an der Oberfläche fehlt - was wird passieren? Selbst wenn -mangels anderer Möglichkeiten im UHV- da von den umgebenden Kationen nur ein Elektron eingefangen wird, das Ladungsmuster an der Oberfläche wird verändert.

Einzige Möglichkeit die ich sehe: Druck, starke Erwärmung bis kurz vor dem Schmelzpunkt und Zeit. Schütteln wir lange und fest genug an den fest zusammengedrückten Teilen wird die Bruchfläche ausheilen. Aber das geht vermutlich immer, unabhängig davon ob die Teile vorher ein Kristall waren.

Ich behaupte, auch ohne Panade wird das Schnitzel nie mehr zum Schwein, die Produktion von Formfleisch ist aber möglich.

Gruß
Berthold

[Krizu]

Hallo Berthold,

Du wirst den Riss nachher sehen, aber der Kristall meienr Meinung besteht im nachhinein wieder.

Wie gesagt: Ideale Verhältnisse, keine Adsorption an der Oberfläche = perfektes Vakuum
 kurzes ideales knack und dann wieder ohne Versatz aufeinander.
Dann solltedie Oberfläche, auch wenn sie sich vorher umstrukturiert, im Inneren des Kristalls wieder neu organisieren.

Das die Kräfte an der Kristalloberfläche schon vor der Berührung einsetzen ist ja seit der Raster-Tunnel/Kraft-Mikroskopie klar. Die Bruchstücke werden vermutlich der van-der-Waals und dann per Coulomb-WW zusammenpappen und dann der Diffusion sich reorganisieren. Die Oberfläche ist ja weg.

BTW: Dein Weg klappt immer, mit Pulver mischen und wie blöd heizen (aber noch 800°C unter Schmelzpunkt) habe ich auch schon makroskopische Kristalle erhalten. Dann war aber der Kristall thermodynamsich günstiger als die einzelnen Pulver. Andererseits ist die Versinterung auch so ein Effekt, bei dem einzelne Kristallite sich zu Gunsten Anderer auflösen.

MfG

Frank

[uwe]

Hallo Berthold,

verstehe ich das richtig:

Ein natürlich gewachsener Kristall hat jede Menge Gitterfehler- das ist klar. Wenn sich nun durch einen Bruch (keine Spaltfläche) an der Oberfläche plötzlich so ein Gitterfehler befindet, dann wandert eine Ladung aus der ineren Kristallstruktur an die Oberfläche und gleicht dort diese Fehlladung aus. Die Fehlstelle verlagert sich also ins Kristallinnere. Das bedeutet, daß sich an einer Oberfläche keine Fehlstelle befindet.

Ist das so ??

Uwe

[berthold]

Hallo,

im Prinzip ja. Betrachte einfach die Bruchstelle als großen Gitterfehler. Von  Fehlstellendiffusion, also der Wanderung von Gitterfehlern durchs Gitter ist auszugehen. An energetisch günstigen Stellen (eben auch Fehlern) werden die "kleben" bleiben.

Gruß
Berthold

[Krizu]

Wobei eine Ladung nicht ein Ion sein muss, das Elektron reicht. Da hilft es auch, dass sich die Leitungs- und Valenbänder-Bänder an der Oberfläceh verbiegen. Das Wandern wird aber eher auftreten, wenn das Ganze keine Möglichkeit hat, durch analagerung von Dreck=Wasser etc zu relaxieren.

"Das bedeutet, daß sich an einer Oberfläche keine Fehlstelle befindet. "
Nein, das scheint so nicht richtig zu sein, es gibt Defekte an der Oberfläche.

Siehe mein früheres Zitat:
http://www.princeton.edu/~aselloni/PAPERS/PhysRevLett_97_2006.pdf

von der Leerstelle gibt es auch AFM-Bilder.

MfG

Frank

[Kluftknacker]

Hallo wissenschaftlich-interessiertes Sammlervolk!

Als "Schmankerl" kann ich zum Thema folgendes Web-Fundstück (in englischer Sprache) anbieten. Wer mit dem Download bei/von File-Hostern "seine Schwierigkeiten" hat, weil die Herkunft der Dateien "unsicher" ist, sollte die folgenden Links linksliegen lassen  . Allen anderen wünsche ich viel Spaß beim Lesen von:


Sunagawa I ,"Crystals: Growth, Morphology, & Perfection"
Cambridge University Press | 2005 | 308 Seiten | PDF
How do crystals nucleate and grow? Why and how do crystals form such a wide variety of morphologies? These questions have been posed since the seventeenth century, and are still vitally important for modern technology and understanding the Earth's interior and formation of minerals by living organisms. Including a range of case studies of complex systems, from diamond, calcite and pyrite to crystals formed through biomineralization, this book establishes the atomic processes behind crystal growth.

Link: http://uploading.com/files/GW2OTUN1/Crystals_Growth__Morphology____Perfection_0521841895.rar.html
Alternativ Link: http://rapidshare.com/files/219160306/Crystals_Growth__Morphology____Perfection_0521841895.rar


LG
Kluftknacker