最密堆積與常見晶體結構
間隙位置(interstitial site)
即便最緻密的球體堆積也只填滿 74 百分比的空間,留下 26 百分比作為原子間的空口袋。間隙位置就是這些口袋之一,一個小到剛好能藏下較小原子、又不擾動主結構的孔洞。如果堆積的原子是橘子,間隙位置就是你手指能戳進去的那些小縫。
在 FCC 與 HCP 中,孔洞恰有兩種形狀,以周圍主原子的數目區分。四面體間隙由四個原子環繞;八面體間隙由六個原子環繞,是兩者中較大的。以 FCC 單位晶胞計數:對應 4 顆主原子,有 8 個四面體孔洞與 4 個八面體孔洞,所以每顆主原子擁有兩個四面體與一個八面體間隙。例如碳溶入 FCC 的 gamma 鐵時,就藏進八面體孔洞。
間隙位置是大量材料行為上演的舞台。它們容納間隙固溶體的小溶質原子(碳、氮、氫、硼),而溶質相對於主原子的大小(以半徑比刻畫)決定它究竟塞不塞得進去。更關鍵的是,多數離子晶體最好理解為:一種離子最密堆積,另一種離子填入一組選定的間隙孔洞。
碳鋼就是碳原子坐進鐵的八面體間隙位置;碳過多時小孔洞被撐變形,使鋼變硬。
最密堆積晶體中空著的 26 百分比,正是溶質與陽離子棲身之處。
間隙位置是完美晶格中的幾何孔洞,而非缺陷。只有當原子擠進不該待的地方(自間隙原子)時,它才成為點缺陷。
又稱
另見