전경 (재료과학)

1. 개요

디스클리네이션(기울어짐)은 재료과학에서 2차원 결정의 용융과 관련된 위상 결함의 일종이다. 2차원에서는 점 결함으로, 전위와 함께 KTHNY 이론에서 중요한 역할을 한다. 동일한 크기의 원반이 육각형 결정을 형성할 때, 디스클리네이션은 원자 배열의 국부적인 변형으로 인해 발생하며, 5-겹 또는 7-겹의 배위수를 갖는 구조를 유발한다. 디스클리네이션은 위상 결함이므로 쌍으로 생성되며, 5-7 겹 쌍은 전위로 간주된다. 전위가 열적으로 분리된 디스클리네이션으로 해리되면 2차원 결정은 등방성 유체로 변환된다.

2. 2차원에서의 예시

2차원에서, 기울어짐과 전위는 3차원에서의 선 결함 대신 점 결함이다. 이것들은 위상 결함이며, 두 개의 Kosterlitz–Thouless 전이를 기반으로 하는 KTHNY 이론 내에서 2차원 결정의 용융에서 중심적인 역할을 한다.

동일한 크기의 원반(구, 입자, 원자)은 2차원에서 등면적 충전으로 육각형 결정을 형성한다. 이러한 결정에서 각 입자는 6개의 가장 가까운 이웃을 갖는다. 국부적인 변형과 비틀림(예: 열 운동에 의해 유도됨)은 원반(또는 입자)이 6과 다른 배위수, 일반적으로 5 또는 7을 갖는 구성을 유발할 수 있다. 기울어짐은 위상 결함이므로 (육각형 배열에서 시작하여) 쌍으로만 생성될 수 있다. 표면/경계 효과를 무시하면, 이것은 완벽하게 평면인 2차원 결정에 항상 5-겹 기울어짐과 7-겹 기울어짐이 동일하게 존재한다는 것을 의미한다. "결합된" 5-7-겹 기울어짐 쌍은 전위이다. 무수한 전위가 열적으로 분리된 기울어짐으로 해리되면 입자의 단일층은 2차원에서 등방성 유체가 된다. 2차원 결정은 기울어짐이 없다.

육각형 배열의 일부를 5-겹 기울어짐(그림에서 녹색으로 칠해짐)으로 변환하려면, 육각형 요소의 삼각 웨지(파란색 삼각형)를 제거해야 한다. 7-겹 기울어짐(주황색)을 만들려면 동일한 웨지를 삽입해야 한다. 이 그림은 기울어짐이 어떻게 배향 순서를 파괴하는지 보여주는 반면, 전위는 원거리장(기울어짐 중심에서 멀리 떨어진 결정 부분)에서만 병진 순서를 파괴한다.

기울어짐은 육각형 배열을 무한대(또는 유한 결정의 경계)까지 밖으로 절단하지 않고 아핀 변환에 의해 국부적으로 생성될 수 없기 때문에 위상 결함이다. 방해받지 않은 육각형 결정은 60° 대칭을 갖지만, 5-겹 기울어짐을 만들기 위해 웨지를 제거하면 결정 대칭이 72°로 늘어납니다. 7-겹 기울어짐의 경우 약 51.4°로 압축된다. 따라서 기울어짐은 디렉터 필드를 방해하여 탄성 에너지를 저장한다.

2.1. 위상 결함

2차원에서, 기울어짐과 전위는 3차원에서의 선 결함 대신 점 결함이다. 이것들은 위상 결함이며, 두 개의 Kosterlitz–Thouless 전이를 기반으로 하는 KTHNY 이론 내에서 2차원 결정의 용융에서 중심적인 역할을 한다.

동일한 크기의 원반(구, 입자, 원자)은 2차원에서 등면적 충전으로 육각형 결정을 형성한다. 이러한 결정에서 각 입자는 6개의 가장 가까운 이웃을 갖는다. 국부적인 변형과 비틀림(예: 열 운동에 의해 유도됨)은 원반(또는 입자)이 6과 다른 배위수, 일반적으로 5 또는 7을 갖는 구성을 유발할 수 있다. 기울어짐은 위상 결함이므로 (육각형 배열에서 시작하여) 쌍으로만 생성될 수 있다. 표면/경계 효과를 무시하면, 이것은 완벽하게 평면인 2차원 결정에 항상 5-겹 기울어짐과 7-겹 기울어짐이 동일하게 존재한다는 것을 의미한다. "결합된" 5-7-겹 기울어짐 쌍은 전위이다. 무수한 전위가 열적으로 분리된 기울어짐으로 해리되면 입자의 단일층은 2차원에서 등방성 유체가 된다. 2차원 결정은 기울어짐이 없다.

육각형 배열의 일부를 5-겹 기울어짐(그림에서 녹색으로 칠해짐)으로 변환하려면, 육각형 요소의 삼각 웨지(파란색 삼각형)를 제거해야 한다. 7-겹 기울어짐(주황색)을 만들려면 동일한 웨지를 삽입해야 한다. 이 그림은 기울어짐이 어떻게 배향 순서를 파괴하는지 보여주는 반면, 전위는 원거리장(기울어짐 중심에서 멀리 떨어진 결정 부분)에서만 병진 순서를 파괴한다.

기울어짐은 육각형 배열을 무한대(또는 유한 결정의 경계)까지 밖으로 절단하지 않고 아핀 변환에 의해 국부적으로 생성될 수 없기 때문에 위상 결함이다. 방해받지 않은 육각형 결정은 60° 대칭을 갖지만, 5-겹 기울어짐을 만들기 위해 웨지를 제거하면 결정 대칭이 72°로 늘어납니다. 7-겹 기울어짐의 경우 약 51.4°로 압축된다. 따라서 기울어짐은 디렉터 필드를 방해하여 탄성 에너지를 저장한다.

2.2. KTHNY 이론과의 연관성

2차원에서, 기울어짐과 전위는 3차원에서의 선 결함 대신 점 결함이다. 이것들은 위상 결함이며, 두 개의 코스털리츠-사울레스 전이를 기반으로 하는 KTHNY 이론 내에서 2차원 결정의 용융에서 중심적인 역할을 한다.

동일한 크기의 원반(구, 입자, 원자)은 2차원에서 등면적 충전으로 육각형 결정을 형성한다. 이러한 결정에서 각 입자는 6개의 가장 가까운 이웃을 갖는다. 국부적인 변형과 비틀림(예: 열 운동에 의해 유도됨)은 원반(또는 입자)이 6과 다른 배위수, 일반적으로 5 또는 7을 갖는 구성을 유발할 수 있다. 기울어짐은 위상 결함이므로 (육각형 배열에서 시작하여) 쌍으로만 생성될 수 있다. 표면/경계 효과를 무시하면, 이것은 완벽하게 평면인 2차원 결정에 항상 5-겹 기울어짐과 7-겹 기울어짐이 동일하게 존재한다는 것을 의미한다. "결합된" 5-7-겹 기울어짐 쌍은 전위이다. 무수한 전위가 열적으로 분리된 기울어짐으로 해리되면 입자의 단일층은 2차원에서 등방성 유체가 된다. 2차원 결정은 기울어짐이 없다.

육각형 배열의 일부를 5-겹 기울어짐(그림에서 녹색)으로 변환하려면, 육각형 요소의 삼각 웨지(파란색 삼각형)를 제거해야 한다. 7-겹 기울어짐(주황색)을 만들려면 동일한 웨지를 삽입해야 한다. 이 그림은 기울어짐이 어떻게 배향 순서를 파괴하는지 보여주는 반면, 전위는 원거리장(기울어짐 중심에서 멀리 떨어진 결정 부분)에서만 병진 순서를 파괴한다.

기울어짐은 육각형 배열을 무한대(또는 유한 결정의 경계)까지 밖으로 절단하지 않고 아핀 변환에 의해 국부적으로 생성될 수 없기 때문에 위상 결함이다. 방해받지 않은 육각형 결정은 60° 대칭을 갖지만, 5-겹 기울어짐을 만들기 위해 웨지를 제거하면 결정 대칭이 72°로 늘어난다. 7-겹 기울어짐의 경우 약 51.4°로 압축된다. 따라서 기울어짐은 디렉터 필드를 방해하여 탄성 에너지를 저장한다.

2.3. 5-겹 및 7-겹 디스클리네이션

2차원에서, 기울어짐과 전위는 점 결함이다. 이들은 위상 결함이며, 두 개의 Kosterlitz–Thouless 전이를 기반으로 하는 KTHNY 이론 내에서 2차원 결정의 용융에서 중심적인 역할을 한다.

동일한 크기의 원반(구, 입자, 원자)은 2차원에서 등면적 충전으로 육각형 결정을 형성한다. 이러한 결정에서 각 입자는 6개의 가장 가까운 이웃을 갖는다. 국부적인 변형과 비틀림은 원반(또는 입자)이 5 또는 7의 배위수를 갖는 구성을 유발할 수 있다. 기울어짐은 위상 결함이므로 쌍으로만 생성될 수 있다. 표면/경계 효과를 무시하면, 완벽하게 평면인 2차원 결정에 항상 5-겹 기울어짐과 7-겹 기울어짐이 동일하게 존재한다는 것을 의미한다. "결합된" 5-7-겹 기울어짐 쌍은 전위이다. 무수한 전위가 열적으로 분리된 기울어짐으로 해리되면 입자의 단일층은 2차원에서 등방성 유체가 된다. 2차원 결정은 기울어짐이 없다.

육각형 배열의 일부를 5-겹 기울어짐으로 변환하려면, 육각형 요소의 삼각 웨지(파란색 삼각형)를 제거해야 한다. 7-겹 기울어짐을 만들려면 동일한 웨지를 삽입해야 한다.

이 그림은 기울어짐이 어떻게 배향 순서를 파괴하는지 보여주는 반면, 전위는 원거리장(기울어짐 중심에서 멀리 떨어진 결정 부분)에서만 병진 순서를 파괴한다.

기울어짐은 육각형 배열을 무한대까지 절단하지 않고 아핀 변환에 의해 국부적으로 생성될 수 없기 때문에 위상 결함이다. 방해받지 않은 육각형 결정은 60° 대칭을 갖지만, 5-겹 기울어짐을 만들기 위해 웨지를 제거하면 결정 대칭이 72°로 늘어난다. 7-겹 기울어짐의 경우 약 51.4°로 압축된다. 따라서 기울어짐은 디렉터 필드를 방해하여 탄성 에너지를 저장한다.

2.4. 전위와의 관계

2차원에서, 전위와 디스클리네이션은 점 결함이다. 이것들은 위상 결함이며, 두 개의 Kosterlitz–Thouless 전이를 기반으로 하는 KTHNY 이론 내에서 2차원 결정의 용융에서 중심적인 역할을 한다.

동일한 크기의 원반(구, 입자, 원자)은 2차원에서 등면적 충전으로 육각형 결정을 형성한다. 이러한 결정에서 각 입자는 6개의 가장 가까운 이웃을 갖는다. 국부적인 변형과 비틀림(예: 열 운동에 의해 유도됨)은 원반(또는 입자)이 6과 다른 배위수, 일반적으로 5 또는 7을 갖는 구성을 유발할 수 있다. 디스클리네이션은 위상 결함이므로 (육각형 배열에서 시작하여) 쌍으로만 생성될 수 있다. 표면/경계 효과를 무시하면, 이것은 완벽하게 평면인 2차원 결정에 항상 5-겹 디스클리네이션과 7-겹 디스클리네이션이 동일하게 존재한다는 것을 의미한다. "결합된" 5-7-겹 디스클리네이션 쌍은 전위이다.

육각형 배열의 일부를 5-겹 디스클리네이션(그림에서 녹색)으로 변환하려면, 육각형 요소의 삼각 웨지(파란색 삼각형)를 제거해야 한다. 7-겹 디스클리네이션(주황색)을 만들려면 동일한 웨지를 삽입해야 한다. 이 그림은 디스클리네이션이 어떻게 배향 순서를 파괴하는지 보여주는 반면, 전위는 원거리장(디스클리네이션 중심에서 멀리 떨어진 결정 부분)에서만 병진 순서를 파괴한다.

디스클리네이션은 육각형 배열을 무한대(또는 유한 결정의 경계)까지 밖으로 절단하지 않고 아핀 변환에 의해 국부적으로 생성될 수 없기 때문에 위상 결함이다. 방해받지 않은 육각형 결정은 60° 대칭을 갖지만, 5-겹 디스클리네이션을 만들기 위해 웨지를 제거하면 결정 대칭이 72°로 늘어납니다. 7-겹 디스클리네이션의 경우 약 51.4°로 압축된다. 따라서 디스클리네이션은 디렉터 필드를 방해하여 탄성 에너지를 저장한다.

2.5. 등방성 유체로의 전이

2차원에서, 전위는 3차원에서의 선 결함 대신 점 결함이다. 이것들은 위상 결함이며, 두 개의 Kosterlitz–Thouless 전이를 기반으로 하는 KTHNY 이론 내에서 2차원 결정의 용융에서 중심적인 역할을 한다.

동일한 크기의 원반(구, 입자, 원자)은 2차원에서 등면적 충전으로 육각형 결정을 형성한다. 이러한 결정에서 각 입자는 6개의 가장 가까운 이웃을 갖는다. 국부적인 변형과 비틀림(예: 열 운동에 의해 유도됨)은 원반(또는 입자)이 6과 다른 배위수, 일반적으로 5 또는 7을 갖는 구성을 유발할 수 있다. 기울어짐은 위상 결함이므로 (육각형 배열에서 시작하여) 쌍으로만 생성될 수 있다. 표면/경계 효과를 무시하면, 이것은 완벽하게 평면인 2차원 결정에 항상 5-겹 기울어짐과 7-겹 기울어짐이 동일하게 존재한다는 것을 의미한다. "결합된" 5-7-겹 기울어짐 쌍은 전위이다.

무수한 전위가 열적으로 분리된 기울어짐으로 해리되면 입자의 단일층은 2차원에서 등방성 유체가 된다. 2차원 결정은 기울어짐이 없다.

육각형 배열의 일부를 5-겹 기울어짐(그림에서 녹색으로 칠해짐)으로 변환하려면, 육각형 요소의 삼각 웨지(파란색 삼각형)를 제거해야 한다. 7-겹 기울어짐(주황색)을 만들려면 동일한 웨지를 삽입해야 한다. 이 그림은 기울어짐이 어떻게 배향 순서를 파괴하는지 보여주는 반면, 전위는 원거리장(기울어짐 중심에서 멀리 떨어진 결정 부분)에서만 병진 순서를 파괴한다.

기울어짐은 육각형 배열을 무한대(또는 유한 결정의 경계)까지 밖으로 절단하지 않고 아핀 변환에 의해 국부적으로 생성될 수 없기 때문에 위상 결함이다. 방해받지 않은 육각형 결정은 60° 대칭을 갖지만, 5-겹 기울어짐을 만들기 위해 웨지를 제거하면 결정 대칭이 72°로 늘어납니다. 7-겹 기울어짐의 경우 약 51.4°로 압축된다. 따라서 기울어짐은 디렉터 필드를 방해하여 탄성 에너지를 저장한다.