Πώς σχηματίζονται άμορφα στερεά;

Τα άμορφα στερεά σχηματίζονται όταν τα συστατικά άτομα ή μόρια είναι διατεταγμένα με τυχαίο, διαταραγμένο τρόπο χωρίς καμία παραγγελία μεγάλης εμβέλειας. Αυτό έρχεται σε αντίθεση με τα κρυσταλλικά στερεά, τα οποία έχουν μια εξαιρετικά διατεταγμένη, επαναλαμβανόμενη διάταξη ατόμων ή μορίων.

Ακολουθούν ορισμένοι συνηθισμένοι τρόποι με τα άμορφα στερεά:

1. Ταχεία ψύξη:

* Όταν ένα υγρό ψύχεται γρήγορα, τα μόρια δεν έχουν αρκετό χρόνο για να οργανώσουν τον εαυτό τους σε μια κανονική, κρυσταλλική δομή. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα ένα διαταραγμένο στερεό. Παραδείγματα περιλαμβάνουν:

* γυαλί: Το τετηγμένο πυριτικό πυριτικό ψύχθηκε ταχέως, παγιδεύοντας τα μόρια σε μια διαταραγμένη διάταξη.

* Άμορφα πολυμερή: Τα πολυμερή ψύχονται γρήγορα για να αποφευχθεί ο σχηματισμός κρυσταλλικών περιοχών.

2. Κατάθεση:

* Λεπτά φιλμ: Οι τεχνικές εναπόθεσης ατμών, όπως το ψεκασμό ή η εξάτμιση, μπορούν να καταθέσουν άτομα ή μόρια σε ένα υπόστρωμα. Εάν ο ρυθμός εναπόθεσης είναι υψηλός, τα άτομα έχουν περιορισμένο χρόνο για να οργανώσουν τον εαυτό τους, οδηγώντας σε μια άμορφη δομή.

* γυαλιά: Ορισμένα γυαλιά σχηματίζονται με εναπόθεση πολύ λεπτών στρωμάτων πυριτίας.

3. Ακτινοβολία:

* amorphization: Ο βομβαρδισμός ενός κρυσταλλικού στερεού με ακτινοβολία υψηλής ενέργειας (π.χ. νετρόνια ή ιόντα) μπορεί να διαταράξει την διατεταγμένη δομή, δημιουργώντας μια άμορφη φάση.

4. Μηχανική επεξεργασία:

* Νανοκρυσταλλικά υλικά: Η σοβαρή μηχανική παραμόρφωση, όπως η άλεση της σφαίρας, μπορεί να σπάσει την κρυσταλλική δομή ενός υλικού, οδηγώντας σε μια εξαιρετικά διαταραγμένη, νανοκρυσταλλική ή άμορφη κατάσταση.

5. Βιολογικές διεργασίες:

* πρωτεΐνες: Ορισμένες πρωτεΐνες είναι φυσικά άμορφες λόγω των σύνθετων διπλωμένων δομών τους.

* Biopolymers: Πολλά βιοπολυμερή όπως οι πολυσακχαρίτες μπορεί να είναι άμορφα, ιδιαίτερα στην ενυδατωμένη τους κατάσταση.

Κλειπιστικές ιδιότητες των άμορφων στερεών:

* Έλλειψη παραγγελίας μεγάλης εμβέλειας

* Χωρίς καθορισμένο σημείο τήξης, μαλακώνουν σταδιακά

* Μπορεί να είναι ισοτροπικό (οι ιδιότητες είναι οι ίδιες προς όλες τις κατευθύνσεις)

* Συχνά παρουσιάζουν "θερμοκρασία μεταβατικής γυάλινης"

Παραδείγματα άμορφων στερεών:

* Γυαλί

* Καουτσούκ

* Πλαστικά

* Ορισμένα μέταλλα (π.χ., άμορφα κράματα)

* Πολυμερή

* Πολλά βιομόρια (π.χ. πρωτεΐνες)

Σημείωση: Είναι σημαντικό να θυμόμαστε ότι το "άμορφο" δεν είναι απόλυτη κατάσταση. Ορισμένα υλικά μπορούν να υπάρχουν τόσο σε κρυσταλλικές όσο και σε άμορφες μορφές, ανάλογα με τις συνθήκες του σχηματισμού τους.