Химическая физика твердого тела

Перечень вопросов для подготовки к зачету:
VII семестр
1. Понятие о кристаллической структуре и пространственной решетке. Симметрия
кристаллов. Законы геометрической кристаллографии. Закон постоянства углов, закон
целых чисел.
2. Симметрия структур кристаллов. Решетки Бравэ. Закрытые и открытые элементы
симметрии. Понятие пространственной группы симметрии. Элементы симметрии
бесконечных фигур: плоскости скользящего отражения и винтовые оси. Описание
кристаллохимических ячеек.
3. Описание основных структурных типов кристаллических решеток. Природа сил
межатомного взаимодействия, типы химической связи в кристаллах. Гомодесмические и
гетеродесмические структуры. Классификация кристаллических структур по типу
химической связи и характеру межъядерных расстояний.
4. Факторы, влияющие на структуру кристаллов. Атомные и ионные радиусы.
Устойчивость кристаллических структур. Энергия кристаллической решетки. Взаимосвязь
относительных размеров катионов и анионов.
5. Плотнейшие упаковки в структурах. Многослойные упаковки. Некоторые наиболее
важный структурные типы. Общие сведения о структуре силикатов.
6. Стекло. Факторы влияющие на стеклообразование. Термодинамика процесса
стеклования. Кинетика кристаллизации и стеклования. Структура стекол. Промышленные
силикатные и боратные стекла. Халькогенные и другие полупроводниковые стекла.
7. Дефекты в кристаллах. Тепловой беспорядок в кристалле. Возникновение дефектов в
кристаллической решетке. Зависимость концентрации тепловых эффектов от
температуры. Типы дефектов.
8. Нестехиометрия. Типы нестехиометрии кристаллов. Кластеры – агрегаты дефектов.
Антиструктурные дефекты.
9. Дислокации (протяжные дефекты), механизм их зарождения и размножения.
Взаимодействие протяжных и точечных дефектов. Пластическая деформация. Механизмы
пластической деформации. Разрушение материалов.
10. Явления переноса в кристаллах с дефектами. Диффузия. Хаотическая самодиффузия.
Направленная диффузия. Электрическая проводимость. Электрохимический перенос.
11. Особенности кинетики химических реакций в твердых телах. Зависимость скорости
твердофазных реакций от дефектности кристаллов. Влияние протяжных дефектов на
кинетику твердофазных процессов. Изменение атомного строения и реакционной
способности при радиационных и механических воздействиях на вещество.
12. Твердые растворы замещения и внедрения. Изоморфные замещения в структуре
природных апатитов. Изоструктурный изоморфизм.
13. Полиморфизм. Полиморфные превращения диоксида кремния.
14. Фазовые переходы в твердых телах. Реконструкционные и деформационные фазовые
переходы. Термодинамическая классификация фазовых переходов. Размытые и точечные
фазовые переходы.
15. Представление фазовых переходов на диаграммах состояния. Кинетика фазовых
переходов.
16. Рентгенометрия кристаллов. Формула Вульфа-Брегга. Возможности и сущность
рентгеновских методов анализа. Рентгеноструктурный анализ. Расшифровка
рентгенограмм.
17. Растровая электронная микроскопия (РЭМ). Типы сигналов в растровом электронном
микроскопе.
18. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) и дифракция электронов
(электронография). Силовая туннельная микроскопия (СТМ).
19. Термический анализ. Термогравиметрический анализ (ТГА). Дифференциальнотермический анализ (ДТА).
20. Термогравеметрический анализ. Устройство дериватографа. Изучение полиморфных
превращений и механизмов разложения неорганических соединений.
21. Спектральные методы исследования твердых тел. Понятие спектра. ИКспектроскопия.
22. Спектральные методы исследования твердых тел. Спектроскопия видимого излучения
и УФ-спектроскопия. Электронная спектроскопия.
23. Наноматериалы. Наноструктуры. Способы получения наноматериалов. Основные
закономерности образования наночастиц методом газофазного синтеза (испарение,
конденсация). Плазмохимический синтез.
24. Методы компактирования наноматериалов. Механические свойства наноматериалов.
Применение наноматериалов.
25. Термическая обработка. Методы закалки. Мартенситные превращения. Отжиги.
Рекристаллизация. Твердофазное спекание. Жидкофазное спекание. Достоинства и
недостатки твердофазного и жидкофазного спекания. Упрочнение при дисперсном
старении.
26. Представления о росте кристаллов. Теории роста кристаллов. Образование минералов
и горных пород в земной коре. Методы выращивания кристаллов. Кристаллизация из
расплавов. Направленная кристаллизация. Рост кристаллов из пара. Рост по механизму
пар-жидкость-кристалл.
27. Планарная технология в микроэлектронике. Разработка технологий новых материалов.
Направления и проекты современного материаловедения.