جامد آمورف

مواد نانو ساختار

حتی مواد آمورف دارای مقداری نظم کوتاه برد در طول اتمی بخاطر طبیعت پیوند شیمیایی می‌باشند. بنابراین، در بسیار از کریستال‌ها، مقدار زیادی از اتم‌ها، کریستال اند؛ سستی سطح و تأثیرات فضایی مکان اتم‌ها را تغییر می‌دهد، و در واقع نظم اتم‌ها را تحریف می‌کند، که با این کار، نظم ساختاری به هم می‌ریزد. حتی پیچیده‌ترین تکنیک‌های مرتب‌سازی ساختاری، همچون انکسار اشعه x و میکروسکوپ انتقال الکترونی، در تمایز میان آمورف‌ها و ساختارهای کریستالی در این بازه طولی مشکل دارند.

فیلم‌های نازک آمورف

فازهای آمورفی، اجزاء مهم فیلم‌های نازک هستند، که لایه‌های جامد یکدست از چند نانو متر تا چند میکرو متر، در یک لایه قطر دارند. مدل‌هایی که به آن‌ها مدل‌های ساختار منطقه می‌گویند، ساخته شده‌اند تا میکرو ساختار و سرامیک‌های فیلم‌های نازک را به عنوان تابع ای از دمای همگن Tₕ که ضریب میزان کاهش دما در طول دمای دمای ذوب است را توضیح دهد. با توجه به این مدل‌ها، شرایط لازم ( نه کافی ) برای به وجود آمدن فازهای آمورف این است که Tₕباید از 0.3 کمتر باشد، در واقع، میزان کاهش دما باید کمتر از 30% از دمای ذوب باشد. برای مقادیر بیشتر، انتشار سطحی گونه‌های موجود اتمی ممکن است اجازه تشکیل کریستال‌هایی با نظم اتمی بلند دامنه را بدهند.
با توجه به استفاده آنها، لایه‌های فلزی آمورفی نقش مهمی در بحث از یک ابر رسانایی در آهن‌های آمورف اجرا کرده‌اند. امروزه، پوشش اپتیکال ساخته شده از  TiO₂, SiO₂, Ta₂O₅ و ...  و ترکیب‌هایی از آن‌ها در بیشتر موارد از فازهای آمورفی از این ترکیبات تشکیل شده‌است. تحقیقات زیادی بر روی فیلم‌های نازک آمورفی به عنوان یک لایه جدا شونده گازی اجرا شده‌است. از نظر تکنولوژی، مهم‌ترین فیلم نازک آمورفی، احتمالاً توسط لایه‌های نازک SiO₂ به قطر چند نانو متر که به عنوان جداساز بر روی کانال هدایت از یک اکسید فلز نیمه هادی ترانزیستور میدان اثر (MOSFET) عمل می‌کنند، معرفی می‌شوند. همچنین سیلیکون آمورفی هیدروژنه، برای فیلم نازک سلول‌های خورشیدی از اهمیت فنی برخوردار است. در مورد یک Si:H نظم بلند دامنه مفقود بین اتم‌های سیلیکون توسط حضور هیدروژن در بازه درصدی به صورت جزئی القا شده‌است.
تشکیل فازهای آمورفی به عنوان یک پدیده علاقه خاص برای تحقیق رشد فیلم نازک مشخص شد. نکته قابل توجه این است که رشد فیلم‌های پلی کریستالی معمولاً توسط یک لایه آمورفی اولیه ایجاد و استفاده می‌شود. قطر آن تنها می‌تواند چند نانو متر باشد. مثالی که بیشتر مورد بررسی قرار گرفته توسط فیلم‌های نازک سیلیکونی چند کریستاله همچون مولکول‌های بی‌نظیر بیان شده‌است . یک لایه آمورفی اولیه در بسیاری از تحقیقات دیده شده‌است. پلی کریستال‌های گوه مانند، توسط میکروسکوپ‌های انتقال الکترونی تشخیص داده شده‌اند تا تنها بعد از اینکه قسمت دوم از یک قطر مشخص تجاوز کرد فاز آمورفی رشد می‌کند. میزان دقیق آن به درجه حرارت رسوب،فشار پس زمینه و پارامترهای پروسه دیگر بستگی دارد. این پدیده در قالب قانون استوالد از سطح‌ها تفسیر شده‌است که تشکیل فازها با افزایش زمان تراکم به سمت افزایش ثبات را پیش‌بینی می‌کند. تحقیقات آزمایشگاهی از این پدیده نیازمند یک حالت به وضوح تعریف شده از سطح و از چگالی آلودگی و ... می‌باشد که در آن فیلم نازک ته‌نشین شده باشد.

دسته بندی جامدها به بلوری (کریستالن) و بی شکل (آمورف)

هنگامی که بحث دربارهٔ جامدات مکان‌های اتم‌ها، مولکول‌ها یا یون‌ها را در فضا ثابت در نظر گرفته می‌شود. با این فرضیه، اجزای یک جامد می‌تواند دو حالت کلی داشته باشد: (۱) آن‌ها می‌توانند یک ساختار سه بعدی منظم را تشکیل دهند با عنوان شبکه بلوری (crystal lattice) شناخته می‌شود که قرارگیری این شبکه‌های بلوری منظم در کنار هم، باعث تولید جامد کریستالی می‌شود. (۲) یا اینکه می‌توانند بدون نظم خاصی در کنار یک دیگر قرار بگیرند که باعث تشکیل ماده آمورف یا بی شکل می‌شود. در حالت بی نظمی، دیگر شبکه بلوری (crystal lattice) وجود ندارد.

مقایسه نقطه ذوب مواد کریستالی با آمورف

کریستال‌ها (جامدهای بلوری یا منظم) بر خلاف مواد بی شکل (آمورف) دمای ذوب نسبتاٌ مشخصی دارند زیرا تمام مؤلفه‌های اتمی، مولکول‌ها یا یون‌ها دارای همسایگانی با تعداد، نوع و فاصله مشابهی هستند . بنابراین نیروهای بین مولکولی ای که اجزا را در کنار هم نگه داشته‌اند یکنواخت و یکسان هستند. برای ذوب شدن ماده، غلبه بر این نیروهای یکنواخت نیاز است و از آنجا که برای غلبه بر این نیروهای یکسان، انرژی مشخصی نیاز است در نتیجه کریستال‌ها نقطه ذوب نسبتا مشخصی دارند.

مقایسه چینش ریز ذره‌ای مواد کریستالی با آمورف

در جامدات کریستالی اتم‌ها به صورت مرتب و با نظم مشخصی در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند – نیرویی که اجزای یک ماده را در کنار هم نگه می‌دارد همان نیروی یکنواخت بین مولکولی و اتمی است – در حالی که اجزای جامدات بی شکل ( یا آمورف) به صورت آرایه‌های منظم در کنار هم مرتب نشده‌اند و نظم خاصی ندارند. شکل سه بعدی زیر دید زیبایی از چینش‌های منظم و نامنظم را به صورت سه بعدی به ما می‌دهد.