Најважније из лекције
Физика чврстог стања: Бави се супстанцама у којима честице нису потпуно слободне; темељ је за полупроводнике и микроелектронику.
Кристална тела: Имају уређену унутрашњу кристалну решетку и правилан симетричан макроскопски облик (нпр. дијамант, со, лед, метали).
Аморфна тела: Немају уређену унутрашњу структуру, понашају се као прехлађене течности (нпр. стакло, пластика, асфалт).
Јединична ћелија: Најмањи основни градивни део чијим понављањем настаје цела кристална решетка (нпр. тетраедарска јединица код силицијума).
Кристална тела: Имају уређену унутрашњу кристалну решетку и правилан симетричан макроскопски облик (нпр. дијамант, со, лед, метали).
Аморфна тела: Немају уређену унутрашњу структуру, понашају се као прехлађене течности (нпр. стакло, пластика, асфалт).
Јединична ћелија: Најмањи основни градивни део чијим понављањем настаје цела кристална решетка (нпр. тетраедарска јединица код силицијума).
Физика чврстог стања је део физике који проучава стања супстанце у којима се честице (атоми или молекули) не крећу потпуно слободно једне у односу на друге.
Ова област истражује механичка, електрична и магнетна својства чврстих тела, као и силе које делују између њихових конститутивних честица.
Полупроводници: Проучавање полупроводничких материјала у оквиру физике чврстог стања представља основу савремене електронике, рачунара, паметних уређаја и преласка у информатичко доба.
Који је основни разлог због којег се развила модерна дигитална технологија и микропроцесори?
Развој дигиталних технологија омогућен је напретком физике чврстог стања и открићима у области полупроводника, од којих се израђују интегрална кола и микропроцесори.
Према унутрашњој микроскопској структури, сва чврста тела се деле на кристална и аморфна.
| Особина | Кристална тела | Аморфна тела |
|---|---|---|
| Унутрашња структура | Строго уређена и правилна у простору | Неуређена (насумична) структура |
| Спољашњи облик | Правилан и симетричан геометријски облик | Неправилан облик, без симетрије |
| Физичко понашање | Права чврста тела са дефинисаним распоредом | Могу се посматрати као „превише расхлађене течности” |
| Примери | Кухињска со (\(\text{NaCl}\)), лед, дијамант, већина метала, силицијум | Стакло, пластика, асфалт, восак |
Геометријски правилан макроскопски облик кристала директна је последица правилности његове унутрашње микроскопске структуре.
Кристална решетка: Просторна структура коју чине правилно и периодично распоређени атоми или молекули у кристалу.
Јединична (елементарна) ћелија: Најмањи део кристалне решетке чијим се вишеструким понављањем (транслацијом) у простору изграђује цео кристал.
Кристал силицијума (\(\text{Si}\)):
- Сваки атом силицијума везан је за 4 суседна атома.
- Распоред веза у простору има облик правилног тетраедра.
- Понављањем ове јединичне ћелије формира се кристална решетка силицијума од које се специјалним поступцима праве полупроводничке компоненте (нпр. процесори).
Шта је јединична ћелија и која је њена улога у грађи кристала?
Јединична (елементарна) ћелија је основни градивни елемент и најмања просторна јединица чијим се правилним понављањем у простору гради комплетна кристална решетка.
Задаци за вежбање
Задатак 1 (лак): Разврстај следеће материјале на кристалне и аморфне: кухињска со, пластична чаша, прозорско стакло, лед, дијамант, асфалт.
- Кристална тела: кухињска со, лед, дијамант.
- Аморфна тела: пластична чаша (пластика), прозорско стакло (стакло), асфалт.
Задатак 2 (средњи): Објасни зашто кухињска со или снежна пахуља имају правилне геометријске облике, док стакло при ломљењу даје неправилне и заобљене ивице.
Кухињска со и лед су кристална тела са строго уређеном унутрашњом микроскопском структуром (кристалном решетком), што диктира њихов правилан макроскопски облик.
Стакло је аморфно тело чији су молекули распоређени насумично и неуређено (као у течностима), па зато нема правилну геометријску форму ни равни цепања.
Стакло је аморфно тело чији су молекули распоређени насумично и неуређено (као у течностима), па зато нема правилну геометријску форму ни равни цепања.
Задатак 3 (тежак): Опиши микроскопску грађу силицијума и повежи појам јединичне ћелије са његовим макроскопским својствима и практичном применом у технологији.
У кристалу силицијума сваки атом остварује везу са четири суседна атома градећи тетраедарски распоред. Овакав распоред чини јединичну (елементарну) ћелију. Периодичним понављањем ове ћелије формира се кристална решетка правилног облика. Захваљујући оваквој стабилној и правилној структури, кристал силицијума има полупроводничка својства која омогућавају контролисани проток електричне струје, што је кључно за израду микропроцесора и интегралних кола.
