Техника - молодёжи 1962-02, страница 8

Ученые могут «видеть» атомы, изучая мыльные пупыри, ко* торые группируются так лее, как атомно-кристаллические структуры.

Идеальный кристалл можно уподобить книге без брака. Вырвав же полстраницы, мы получим подобие кристалла с краевой дислокацией. Если же внутренность кныгн состоит из одной «спиральной» страницы, мы можем получить представление о винтовой дислокации.

Модель из мыльных пузырей наглядно продемоневд ровала ученым, почему дислокации так сильно снижав прочность твердых тел. Оказывается, достаточно поДе1 ствовать на кристалл даже небольшой силой, как дш, кации начнут в нем двигаться. Их двткения можно cpai нить с распространением волны по «поверхности озер ни одна частица воды ие сдвигается со своего мест когда волна проходит от одного берега к другому. Кс; бы мы могли наблюдать за движением дислокацг в микроскоп, то увидели бы, что каждая атомная rm кость кристалла на пути следования дислокации по он реди «обрывается» и отдает свою (половину сосеДй! атомной плоскости, которой этой половины как рае доставало. Эта атомная плоскость восстанавливается j целой, а дислокация перемещается в соседнюю атомну плоскость. Когда дислокация, перескакивая из одно атомной плоскости в другую, выйдет на поверхноя кристалла, она как бы вытянет из него неполноцениу оборванную плоскость. В результате на поверхной образуется сверхминиатюрная «атомная ступенька». I ли в кристалле множество дислокаций и большая J часть выйдет на одну и ту же наружную поверхной кристалла, то составленная из атомных ступенек леш ца Зудет «меть уже больший пролет. Его можно обн ружить не только под микроскопом, но и невооруйш ным глазом. Так движение дислокаций приводит к j формации кристалла даже под действием неболыш силы.

По общепринятому раньше мнению, при деформа^ кристалла одна его часть как жесткое единое цел> скользит по другой части. Именно этот неправильна взгляд, который тем не менее справедлив для «теорег ческих» кристаллов, не содержащих дислокаций, и nj вел к противоречию между теорией и практикой,

На модели из мыльных пузырей удалось подсчитан что сила, необходимая для перемещения дислок&Ф в кристалле, намного меньше той нагрузки, которая тр буется для деформации «кристалла» из мыльных пуа рей, не содержащего дислокаций. Именно поэтому ft реальные кристаллы, содержащие легко движущие, дислокации, деформируются при гораздо меньшей грузке, чем это следует из теории прочности, имегощ дело с бездислокационными кристаллами.

КАК УЧЕНЫЕ УВИДЕЛИ ДИСЛОКАЦИИ

Даже в самый совершенный микроскоп нельзя $ глядеть -крошечные дефекты — дислокации, имею^ почти атомарный масштаб. И все-таки ученые уме? сейчас не только обнаруживать дислокации в крис18 лах, но даже подсчитывают их количество. Для эк-они искусственным путем увеличивают размеры дне* каций, действуя на них растворителем.

Поверхность кристалла представляет собой ровн< шеренгу сцепленных друг с другом атомов. Прорвать! дружную шеренгу так же трудно, как и цепь люде крепко взявшихся за руки. Только там, где из шерев выпало хотя бы одно звено, где сила сцепления намни уменьшилась, можно вырвать из нее отдельные аток-Этот разрыв в ровной шеренге атомов и образует ф локация, когда она выходит на поверхность кристад Этого только и ждали агрессивные атомы растворите: Они тотчас же атакуют атомы кристалла в месте раэр ва, отрывают их от общей шеренги и один за друл переводят в раствор: начинается усиленное растворен кристалла, и на поверхности образуется ямка. Сначв крохотные, всего в несколько десятимиллионных дол миллиметра, дефекты увеличиваются до сотой доли Mi лиметра. Такие ямки растворения можно уже разгляди в микроскоп. Сколько ямок, столько дислокаций об? вается на поверхности кристалла.

В -прозрачных кристаллах ученые могут наблюД! дислокации целиком. Для этого они «иллюминируют* посторонними атомами. Например, в кристалл хлорин го натрия добавляют золото. Атомы золота распре ляются вдоль дислокаций. Скопления этих атомов мою уже наблюдать в глубине кристалла с помощью мннр скопа.

Дислокации наблюдают и при «рентгеновском npoci, чивании» кристаллов так же, как в обычных метал/ ческих деталях с помощью рентгеновых лучей легкое наруживают скрытые в них трещины или раковйН] А современные электронные микроскопы позволь цаблюдать в некоторых кристаллах, составленных

ничем не отличается от обычной: снаружи не видно, что атомные плоскости кристалла непрерывно переходят одна в другую. Но если бы какой нибудь атом вздумал путешествовать по этому кристаллу, то он мог бы, начав свой обход с нижней атомной плоскости, «взбежать» на верхнюю атомную плоскость, не миновав ни одного промежуточного «этажа». Подобное искажение кристаллической решетки получило название винтовой дислокации.

Итак, теория выяснила, какие дефекты могут быть в кристаллах. Осталось только доказать, что они действительно в них существуют. Поставив перед собой такую нелегкую задачу, ученые усердно занялись изучением... мыльных пузырей.

--р ТЕОРИЯ^ ПОСТРОЕННАЯ

^ НА МЫЛЬНЫХ ПУЗЫРЯХ

мГ Прилегающие друг к дру-

Vb— ^гу мыльные пузыри ведут

—себя точно так же, как ато-мы, -сложенные в кристалл.

\ Слой плотно уложенных

] пузырей настолько хоро-

I _ ало воспроизводит строение

кристалла, что в нем легко >яц /'можно найти все только что

оиисанные дефекты.