关于非晶态固体结构特征介绍

[拼音]：feijingtai guti jiegou tezheng

[外文]：structural characteristics of noncrystalline solids

X射线衍射实验表明，非晶态固体（或称为无定形体、玻璃体）具有短程秩序，但完全不具有长程秩序。由附图看出：就每个原子周围零点几纳米内的情况而言，晶态与非晶态固体十分相似，即每个原子的最近邻原子的数目一定，化学键的键长相等，键角基本上一样。至于每个原子与相距在几纳米以外的原子的关系，则在晶体中与在非晶态固体中有本质的不同。晶体具有长程序，由其中一原子出发，只有在特定方向上和特定距离处才能找到其他原子。而在非晶态固体中，由一个原子出发，在任何方向、任何距离处找到其他原子的几率完全相同。气体则既无短程序，也无长程序。

与晶体相比，非晶态固体结构的另一特点是：它的结构参数呈现着某种统计分布，而不像晶体中那样具有确定的数值。例如，在晶态中对于所有的原子，其键长、键角及配位数都是个确定的值，由原子和化学键所构成的封闭环中也具有确定数目(如为 6)的原子。而在非晶态中，键角的数值和类似的环中原子数目都明显地呈现着某种统计分布(见图)。

从热力学上讲，晶体结构处于平衡状态，而非晶态固体的结构则处于非平衡状态。后者有向平衡状态转变的趋势，但通常由于动力学原因，此种转变需时甚久，甚至于实际上难以实现。

目前已对三类非晶态固体物质提出了较好的结构模型：

（1）连续无规网模型，适用于通过共价键形成的玻璃体，如硅、二氧化硅、二氧化锗、二硫化锗、碲化硅等；

（2）无规密堆积模型，适用于非晶态的金属和合金；

（3）无规线圈模型，适用于柔顺性好的高聚物无定形固体。

参考书目

1. R.Zallen，The Physics of Amorphous Solids，John Wiley & Sons， New York， 1983.