सिलिकन किन यति कडा तर भंगुर छ?

सिलिकनएक परमाणु क्रिस्टल हो, जसको परमाणुहरू एक-अर्कासँग सहसंयोजक बन्डहरूद्वारा जोडिएका हुन्छन्, एक स्थानिय नेटवर्क संरचना बनाउँछन्। यस संरचनामा, परमाणुहरू बीचको सहसंयोजक बन्धनहरू धेरै दिशात्मक हुन्छन् र उच्च बन्ड ऊर्जा हुन्छ, जसले सिलिकनलाई उच्च कठोरता देखाउँदछ जब बाह्य बलहरूलाई यसको आकार परिवर्तन गर्न प्रतिरोध गर्दछ। उदाहरणका लागि, परमाणुहरू बीचको बलियो सहसंयोजक बन्धनलाई नष्ट गर्न यसले ठूलो बाह्य बल लिन्छ।

यद्यपि, यो यसको परमाणु क्रिस्टलको नियमित र तुलनात्मक रूपमा कठोर संरचनात्मक विशेषताहरूको कारणले गर्दा हो कि जब यो ठूलो प्रभाव बल वा असमान बाह्य बलको अधीनमा हुन्छ, भित्र जाली।सिलिकनस्थानीय विकृतिको माध्यमबाट बाह्य बललाई बफर गर्न र फैलाउन गाह्रो हुन्छ, तर केही कमजोर क्रिस्टल प्लेनहरू वा क्रिस्टल दिशाहरूमा सहसंयोजक बन्धनहरू तोड्न सक्छ, जसले सम्पूर्ण क्रिस्टल संरचनालाई भत्काउन र भंगुर विशेषताहरू देखाउँदछ। धातु क्रिस्टल जस्ता संरचनाहरूको विपरीत, धातु परमाणुहरू बीचको आयनिक बन्धनहरू छन् जुन तुलनात्मक रूपमा स्लाइड गर्न सक्छन्, र तिनीहरू बाह्य बलहरूमा अनुकूल हुनको लागि परमाणु तहहरू बीचको स्लाइडिङमा भर पर्न सक्छन्, राम्रो लचकता देखाउँदै र भंगुर तोड्न सजिलो छैन।

सिलिकनपरमाणुहरू सहसंयोजक बन्धनद्वारा जोडिएका छन्। सहसंयोजक बन्धनको सार परमाणुहरू बीच साझा इलेक्ट्रोन जोडीहरू द्वारा बनाईएको बलियो अन्तरक्रिया हो। यद्यपि यो बन्धनले स्थिरता र कठोरता सुनिश्चित गर्न सक्छसिलिकन क्रिस्टलसंरचना, कोभ्यालेन्ट बन्ड एक पटक टुटेपछि पुन: प्राप्ति गर्न गाह्रो हुन्छ। जब बाह्य संसारले लागू गरेको बल सहसंयोजक बन्डले सहन सक्ने सीमा नाघ्यो, बन्ड टुट्नेछ, र कुनै पनि कारकहरू छैनन् जस्तै स्वतन्त्र रूपमा चल्ने इलेक्ट्रोनहरू जस्तै धातुहरूमा ब्रेक मर्मत गर्न, जडान पुन: स्थापना गर्न, वा तनाव फैलाउनको लागि इलेक्ट्रोनहरूको डिलोकलाइजेशनमा भर पर्नुहोस्, यो क्र्याक गर्न सजिलो छ र यसको आफ्नै आन्तरिक समायोजनहरू मार्फत समग्र अखण्डता कायम राख्न सक्दैन, सिलिकन धेरै हुन सक्छ। भंगुर।

व्यावहारिक अनुप्रयोगहरूमा, सिलिकन सामग्रीहरू प्रायः पूर्ण रूपमा शुद्ध हुन गाह्रो हुन्छ, र निश्चित अशुद्धता र जाली दोषहरू समावेश हुन्छन्। अशुद्धता परमाणुहरूको समावेशले मूल रूपमा नियमित सिलिकन जाली संरचनामा बाधा पुर्‍याउन सक्छ, जसले गर्दा स्थानीय रासायनिक बन्धन बल र परमाणुहरू बीचको बन्डिङ मोडमा परिवर्तन हुन सक्छ, जसले गर्दा संरचनामा कमजोर क्षेत्रहरू हुन्छन्। जाली दोषहरू (जस्तै रिक्त स्थानहरू र विस्थापनहरू) पनि ठाउँहरू हुनेछन् जहाँ तनाव केन्द्रित हुन्छ।

जब बाह्य शक्तिहरूले कार्य गर्दछ, यी कमजोर दागहरू र तनाव एकाग्रता बिन्दुहरूले सहसंयोजक बन्धनहरू तोड्ने सम्भावना बढी हुन्छ, जसले गर्दा सिलिकन सामग्री यी ठाउँहरूबाट तोड्न थाल्छ, यसको भंगुरता बढाउँछ। यदि यो मूल रूपमा उच्च कठोरताको साथ संरचना निर्माण गर्न परमाणुहरू बीचको सहसंयोजक बन्धनमा भर परेको भए पनि, बाह्य शक्तिहरूको प्रभाव अन्तर्गत भंगुर फ्र्याक्चरबाट बच्न गाह्रो छ।