- 결정의 종류
- 격자와 결정구조(lattice / basis / crystal structure)
- Bravais lattice가 14개인 이유
재료가 어떤 결합을 하고있는지를 아는것은 그 물질의 성질을 이해하는데 많은 도움이 됩니다
하지만 더욱 중요하게 여겨져야 할 부분은 그 물질의 원자들이 '어떻게 배열되어 있는가'입니다.
같은 결합의 물질도 배열되어있는 상태에 따라 반응성이나, 전기적 저항, 기계적 특성 등의 많은 차이가 생길 수 있기 때문이죠
그럼 결정의 종류부터 알아봅시다!!
1) 결정의 종류
원자의 배열이 규칙적으로 배열된 것을 결정질이라 하고, 불규칙 혹은 이웃한 원자까지만 배열된 것을 비정질이라 합니다.
조금 더 상세하게 설명하면, 단범위 규칙도를 가지는 것을 비정질 / 장범위 규칙도를 가지면 결정질 물질이 되겠습니다.
결정질 물질은 다시 단결정(single crystal)과 다결정(polycrystal)으로 나뉘는데요,
하나의 연속된 배열로만 커다란 결정을 구성한 것을 단결정이라 하고, 여러 방향을 갖는 작은 결정들이 모여 큰 결정을 만들었다면 다결정이라 합니다. 여기서 다결정 내부의 작은 결정을 grain이라 부르는 것이죠
결정의 종류에 대해선 여기까지만 알아보고.. 결정질 물질과 비정질 물질에 어떤 특성 차이가 있는지, 단결정과 다결정에는 어떤 차이가 있는지 아래와 같이 표로 정리했으니 읽어보시면 되겠습니다!
2) 격자와 결정구조 (lattice / basis / crystal structure)
결정구조를 설명하기 위해선 먼저, 격자(lattice)와 basis에 대해 알아야 합니다
격자는 배열되어있는 원자나 이온을 설명하기 위해 사용되는 개념으로, 원자나 이온이 위치할 수 있는 격자점(lattice point)들의 집합입니다.
basis는 lattice point에 배치되는 원자 혹은 이온을 의미하는데, 많은 경우에 basis를 하나의 원자로만 설명하고 있습니다.
그래서 격자와 결정구조가 서로 헷갈릴 수 있으니 주의합시다!
어떤 물질의 basis가 위의 그림처럼 두개라면 lattice의 lattice point를 채움으로써 그 물질의 결정구조가 나타나는 것 입니다.
이때, 전체 결정구조는 하나의 반복되는 격자를 갖게되고 이것을 단위격자(unit cell)라고 합니다.
3) Bravais lattice가 14개인 이유
실존하는 단위격자는 위에서 봤던 정육면체의 형태만 있는것이 아니라, '결정계(crystal system)'라고 불리는 7개의 특정한 배열이 있습니다.
또한, lattice point가 육면체의 정점(꼭지점?)에만 존재하는 것이 아니라,
simple, 저심(base centered), 체심(body centered), 면심(face centered)의 4가지 형태로 존재할 수 있습니다.
따라서 7개의 결정계와 4종류의 lattice point를 곱하면 총 28종류의 격자가 나오지만,
이들간의 중복으로 인해 14개의 격자만 존재할 수 있으므로 14 Bravais lattice라고 부르는 것입니다.
(프랑스의 결정학자 Bravais의 이름을 땀)
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