bélyegkép|Frenkel-hiba ezüst-kloridban A kristálytanban a pontszerű kristálytani hibák egy típusa a Frenkel-hiba, vagy Frenkel-pár. Utóbbi elnevezés arra utal, hogy ezt a hibatípust valójában két pontszerű, egymással összefüggő kristályhiba: egy vakancia, és egy hozzá közeli intersticiális hiba alkotja. E két ponthiba alkotta képződmény azért fogható fel önálló hibatípusként, ugyanis bizonyos folyamatok jellemző képződménye.
A hibatípust Jakov Iljics Frenkel szovjet kutatóról, a jelenség első ismertetőjéről nevezték el.
Fizikai jellemzői Létrejötte bélyegkép|Jellemző keletkezési mechanizmusa: az ionrács egy kationja rácspontját elhagyva rácsközi helyre ugrik Frenkel-hibának nevezik azt a kristálytani hibát, melyet egy intersticiális atom és egy hozzá közeli helyen egy ugyanilyen anyagi minőségű atom vakanciájának kettőse alkot. Legjellemzőbb képződési mechanizmusa, hogy egy szabályos, egy- vagy többkomponensű kristály egy atomja a rácspontról külső hatásra elmozdul, és egy közeli, rácsközi helyen rögzül. Ilyen külső hatás lehet például egy sugárzás, mely kellő energiát közöl a kristály egy atomjával, hogy az eredeti rácshelyét elhagyja, azonban a kristályt nem hagyja el.
Kristályokban az intersticiális hibák általában nagy többletenergiát képviselnek a rendezett rácshoz képest, ezért szobahőmérsékleti egyensúlyi koncentrációjuk a Boltzmann-eloszlás értelmében csekély. Mivel egy Frenkel-hiba képzéséhez is ilyen hibahelynek kell létrejönnie, ezért a Frenkel-hibák egyensúlyi száma is igen kicsi.
Tulajdonságai Röntgennel besugárzott alkáli-halogenid ionkristályok esetén jellemző tapasztalat a Frenkel-hibák keletkezése. Ezt elősegíti, ha egy kétkomponensű ionkristályt alkotó atomjai között nagy a méretkülönbség. Például figyeltek már meg ilyen hibatípust az alábbi ionos anyagokban: cink-szulfid, nátrium-klorid, ezüst(I)-klorid, ezüst(I)-bromid, ezüst(I)-jodid, bárium-fluorid, kalcium-fluorid, kálium-bromid, kálium-klorid, továbbá fémekben is előfordul.Lucasson, P. (1975). Production of Frenkel defects in metals (CONF-751006--P1). Young, F.W. Jr. (Ed.). United States
Az ionos jellegű kristályokban a kation gyakran kisebb méretű, mint az anion, ezért ezekben nagyobb a gyakorisága a kationvakancia és intersticiális kation kettőséből álló Frenkel-hibának.
A hibatípus nincs hatással a rács tömegére és térfogatára, ugyanis létrejöttekor csak kristályon belüli atomáthelyeződés történik, a kristályt nem hagyja el atom.
Jegyzetek
Fordítás
Források
Kapcsolódó szócikkek Schottky-hiba Vakancia Intersticiális hiba Wigner-effektus
Kategória:Kristálytani hibák