Parakristall

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Ein Parakristall ist ein Modell für eine teilkristalline Substanz, die zwar eine gewisse Nahordnung im Bereich von 4,5 bis 6 Å aufweist,[1] im Gegensatz zu einem Kristall aber nur eine durch Koordinationsstatistiken[2] bestimmte Fernordnung hat.

Ein Parakristall kann z. B. ein Kristall nahe seinem Schmelzpunkt sein, bei dem sich die periodische Ordnung seiner Atomgruppen durch Erhitzung in Auflösung befindet; die Anordnung dieser Atomgruppen verändert sich dabei nicht sprunghaft. Ein anderes Beispiel sind Polymere mit semikristallinen und amorphen (strukturlosen) Bereichen. Die Theorie der Parakristalle füllt die Lücke zwischen kristallinen und amorphen Materialien, da sie beide Zustände als entartete Grenzfälle enthält.

Die Beugung von Röntgen-, Neutronen- und Elektronenstrahlen an solchen Stoffen wird quantitativ von den Theorien des idealen[3][4] und realen[5] Parakristalls beschrieben.

„Die Elektronendichteverteilung in irgendeinem Stoff entspricht immer dann derjenigen eines Parakristalls, wenn man jedem Baustein dieses Stoffes einen Idealpunkt zuordnen kann derart, dass die Abstandsstatistik dieser Idealpunkte von jedem beliebigen Bezugsidealpunkt dieselbe ist und die Elektronenkonfiguration jedes Bausteins um seinen Idealpunkt statistisch unabhängig von derjenigen der Nachbarbausteine erfolgt. Ein Baustein entspricht dann dem stofflichen Inhalt einer Zelle dieses ‚verwackelten‘ Raumgitters, das selbst als Parakristall anzusprechen ist.“

– Rolf Hosemann: Der ideale Parakristall … In: Zeitschrift für Physik. 1950.[6]

Quantitative Differenzen von Beugungsexperiment-Analysen auf der Basis der Theorien des idealen und realen Parakristalls sind in der Praxis oft zu vernachlässigen.[7]

Ideale Parakristalle sind genau wie ideale Kristalle theoretisch unendlich weit in allen drei Raumrichtungen ausgedehnt. Reale Parakristalle können nach dem empirischen α*-Gesetz[8] nur endliche Größen erreichen, die indirekt proportional zu den Komponenten des Tensors der parakristallinen Störung sind. Größere Festkörper-Aggregate sind dann aus Mikro-Parakristallen zusammengesetzt.[9]

Die Wörter „Parakristall“, „paracystallinity“ und „paracrystal“ gehen auf Friedrich Rinne und die Jahre 1932[10] und 1933[11] zurück.

Literatur

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  • R. Hosemann: Parakristalline Phasen. Teil I: Entstehung, Kennzeichnung und Eigenschaften. In: Chemie Ingenieur Technik. Band 42, Nr. 20, Oktober 1970, S. 1252–1258, doi:10.1002/cite.330422004.
  • R. Hosemann: Parakristalline Phasen. Teil II: Anwendungsbeispiele und praktische Bedeutung. In: Chemie Ingenieur Technik. Band 42, Nr. 21, November 1970, S. 1325–1332, doi:10.1002/cite.330422107.
  • Rolf Hosemann: Mikroparakristalle in der Physik. In: Physik Journal. Band 34, Nr. 11, November 1978, S. 511–521, doi:10.1002/phbl.19780341103.
  • R. Hosemann, A. Fischer, M. Ralek: Mikroparakristalle und Technologie. In: Physik Journal. Band 36, Nr. 11, November 1980, S. 334–336, doi:10.1002/phbl.19800361104.
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Einzelnachweise

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  1. ↑ M. Popescu, H. Bradaczek: Microparacrystalline model for medium-range order in non-crystalline chalcogenides. In: Journal of Optoelectronics and Advanced Materials. Band 3, Nr. 2, Juni 2001, S. 249–254 (dtic.mil [PDF; 437 kB; abgerufen am 21. September 2016]).
  2. ↑ R. Hosemann: Grundlagen der Theorie des Parakristalls und ihre Anwendungensmöglichkeiten bei der Untersuchung der Realstruktur kristalliner Stoffe. In: Kristall und Technik. Band 11, 1976, S. 1139–1151.
  3. ↑ R. Hosemann: Röntgeninterferenzen an Strichgittern mit Flüssigkeitsunordnung. In: Zeitschrift für Physik. Band 127, Nr. 1–2, 1950, S. 16–40, doi:10.1007/BF01338981.
  4. ↑ R. Hosemann: Röntgeninterferenzen an Stoffen mit flüssigkeitsstatistischen Gitterstörungen. In: Zeitschrift für Physik. Band 128, Nr. 1, 1950, S. 1–35, doi:10.1007/BF01339555.
  5. ↑ R. Hosemann, S. N. Bagchi: Direct analysis of diffraction by matter. North-Holland Pub. Co.; Interscience Publishers, Amsterdam; New York 1962, OCLC 1862561.
  6. ↑ R. Hosemann: Der ideale Parakristall und die von ihm gestreute kohärente Röntgenstrahlung. In: Zeitschrift für Physik. Band 128, Nr. 4, 1950, S. 465–492, doi:10.1007/BF01330029.
  7. ↑ R. Hosemann, W. Vogel, D. Weick, F. J. Baltá-Calleja: Novel aspects of the real paracrystal. In: Acta Crystallographica Section A. Band 37, Nr. 1, Januar 1981, S. 85–91, doi:10.1107/S0567739481000156.
  8. ↑ R. Hosemann, M. P. Hentschel, F. J. Balta-Calleja, E. Lopez Cabarcos, A. M. Hindeleh: The α*-constant, equilibrium state and bearing netplanes in polymers, biopolymers and catalysts. In: Journal of Physics. C: Solid State Physics. Band 18, Nr. 5, Juni 2001, S. 249–254 (iop.org).
  9. ↑ A. M. Hindeleh and R. Hosemann: Microparacrystals: The intermediate stage between crystalline and amorphous. In: J. Materials Sci. Band 26, 1991, S. 5127–5133, doi:10.1007/BF01143202.
  10. ↑ F. Rinne: Über Beziehungen der gewässerten Bromphenanthrensulfosäure zu organismischen Parakristallen. In: Zeitschrift für Kristallographie. Crystalline Materials. Band 82, 1932, doi:10.1524/zkri.1932.82.1.379.
  11. ↑ Friedrich Rinne: Investigations and considerations concerning paracrystallinity. In: Transactions of the Faraday Society. Band 29, Nr. 140, Januar 1933, ISSN 0014-7672, S. 1016–1032, doi:10.1039/TF9332901016.
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