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モザイク性

テネシーの蛍石の写真を示します。
001面(正六面体の四角の面)の表面構造を撮ったのですが、モザイク性がきれいに出ています。

fluorite_mosaicity
どんな物質の結晶においても、一見きれいな単結晶に見えるものの、実はよく調べてみるとそうではないことが多いです。
必ず出てくるのがこのモザイク性。
ほんのわずかずつ(数10分-数秒の単位が多い)、結晶方位が揺らいだ微細な単結晶が集合し、結晶を形成しています。
イメージ的には、こんな感じ。




p-ジクロロベンゼンはこうでした。

 crystalline_tetris

マクロで見ると単結晶に見えるんですが、やはり粒界があり、厳密には多結晶なのです。
ただし、ほとんど方位は同じに等しいんですけど。
このモザイク性は、結晶構造解析の時のピークの反値幅に露骨に出てきます。ロッキングカーブから一発です。
XPD でも線幅が広くなるのはこいつです。
で、微結晶の方位が揺らいでいる角度を結晶全体平均からみると、結局は正規分布になってますから、ピークがガウシアンの幅を示します。
結晶成長時に不純物が多く入っていたりすると、このモザイクがかなりはっきり出てきます。
モザイクを作る原因がある種の不純物イオンで、ある程度規則性をもってモザイクになったり、連続固溶体を形成しているような場合ですと、結晶面が見事に曲がります。
束沸石の束は、そうやってできます。先がふわっと開いているヤツですね。
特定方位に対してモザイク性が強く出る(何らかの不純物によるところが多い)ものですと、回折実験のピークが変なふうにひしゃげます。

エントロピー的には、欠陥の皆無な結晶構造ってちょっと不利で、少し不純物が入っていたり、構造が揺らいでいるほうがほんのわずか安定なのです。
完全無欠な人はいません。
どんな人でも欠点はあり、間違いをしでかし、どこかしら足りない部分や乱れた部分があります。
そのほうが自然なのです。
パーフェクトってのは理想論で、結局は机上の空論でしかありませんよ。