결정구조 모형 제작 및 이해, 결과보고서

소개

고체의 결정구조 모형 제작을 통하여 여러 종류의 결정구조에 대해 입체적으로 이해한다.

목차

1. 실험 요약

2. 실험 결과

2.1 염화나트륨 구조(Sodium Chloride Structure)
2.2 염화세슘 구조(Cesium Chloride Structure)
2.3 밀집 구조
2.3.1 육방 밀집 구조(Hexagonal Close-packed Structure : HCP)
2.3.2 면심입방 (face-centered cubic; FCC) 구조
2.4 다이아몬드 구조(Diamond Structure)
2.4.1 징크블렌드 구조(Cubic Zinc Sulfide structure)
2.4.2 우르자이트 구조(wurtzite structure)
2.5 형석의 구조(flourite structure)

3. 고찰 및 연구 과제

- Zinc blende 구조와 wurtzite 구조를 비교해 보자.
- 최인접 원자의 개수가 어떤 중요성을 갖는지 생각해보자.


참고문헌

본문내용

- 최인접 원자의 개수가 어떤 중요성을 갖는지 생각해보자.

고체가 응집하는 이유는 전자의 음전하와 핵의 양전하 사이의 끄는 정전기 상호작용에 의한 것이다. 즉 각 원자들은 핵과 전자의 수에 따라 다른 물리적 성질을 가지게 되고 이 차이에 따라 같거나 다른 원자들끼리의 결합에서 다른 형대로 결합을 하게 된다. 결국 이런 원자의 차이에 따라 결정의 결정되고 결정의 물성은 원자나 이온의 배열 상태와 같은 기하적인 요소에 의해 크게 좌우된다. 즉 반대로 실제 결정에 따른 물질들의 특성을 알아 볼 때, 결정의 구조에 따라 원자들이 배치되고 이 배치되는 원자들의 핵과 전자들에 따른 서로 상호작용을 봄으로써 그 물질의 특성들을 예측할 수 있다.
원자들의 핵과 전자들에 따른 서로 상호작용 두 가지로 나누는데 먼저 고전적으로 전자기적 상호작용인 쿨롱 상호 작용은 에 의한 쿨롱 퍼텐셜 이 주어진다. 그리고 양자역학적으로 한 양자 상태에 같은 전자가 올 수 없다는 파울리 배타원리에 의해 두 전자의 겹치기 에너지(overlap energy)는 반발성이 되어 서로 미는 작용을 한다. 이에 작용력에 따른 퍼텐셜은 르나드-존스 페텐셜로 경험적으로 의 형태를 가지면 실험과 잘 만족한다. 그리고 다른 형태로 지수 형태를 쓰면 가 된다. (여기서 는 상호작용 범위이다.) 즉 미는 서로 작용의 경우 -12승에 비례하므로 이는 최인접 원자에 의한 미는 작용만을 고려하고 결정 내에 최인접 원자를 제외하고 다른 원자들의 합은 거의 영향을 주지 못한다.
반데르발스에의 의한 불활성 기체 결정의 응집에너지의 경우 총 퍼텐셜 에너지는



으로 여기서 는 기준원자 i 와 다른 원자 j 의 거리를 최인접 거리와의 비이다. 각각 지수 12와 6에 비례하므로 최인접 원자에 의한 기여가 대부분이다.
이온 결정의 경우 미는 상호작용이 최인접 이웃들 사이에만 일어난다고 하면,



이고 따라서,



여기서 z는 한 이온의 최인접 이웃의 개수이고, 는 마델룽 상수로

참고자료

· 결정학 개론 / 정수진 / 1997 / 양조출판사
· 고체물리학 / Charles Kittel / 우종천외 옮김 / 1997 / 범한서적