Риcунок 1.11 – Схема возникновения н-центра окраски в цгк типа NaCl

Каждая вакансия в анионной подрешетке в структуре типа NaCl окружена шестью катионами. Если один из этих катионов замещен примесью, то симметрия координация вакансии изменяется. В частности из трех осей четвертого порядка остается одна, оси 3-го порядка исчезают, отсутствует локальный центр симметрии. В этом случае говорят о возникновении -центра окраски (рис. 1.12).

Очевидно, что в кристалле возможно одновременное наличие указанных нульмерных дефектов. Еще раз обратим внимание на то, что хотя эти дефекты и относятся к точечным, но вокруг себя они создают область структурного искажения, которая при определенных условиях может в разы, а то и на порядок, превышать размеры атомов кристалла. Если эта область выходит на поверхность, то на ней возникает участок с энергией, отличающейся, обычно превышающей, энергию бездефектных участков кристалла. Следовательно, на поверхности кристалла появляется аномальный центр, который может нести электрический заряд.

Рисунок 1.12 – Схема возникновения -центра окраски. ). – внедрившийся катион, заместивший катион основной структуры, - вакансия

Кроме нульмерных дефектов в кристаллах возможно существование одномерных дефектов, которые называются дислокациями. Дислокации бывают двух типов: краевые и винтовые. Первая дислокация связана с обрывом атомной плоскости в объеме кристалла. Пример краевой дислокации приведен на рис. 1.13, на котором изображены атомные плоскости, одна из которых (центральная) оборвана.

Рисунок 1.13 – Схема краевой дислокации в кристалле

Линия, идущая по краю оборванной атомной плоскости, называется линией дислокации, которая является плоской и имеет произвольную форму. Если линия дислокации достигает поверхности кристалла, то эта точка называется выходом дислокации. Вокруг точки выхода дислокации формируется область дефектной структуры с более высокой внутренней энергией. При протравливании поверхности кристалла выходы дислокации растворяются в травителе быстрее, чем остальные участки поверхности. Следовательно, выходы дислокаций становятся видимыми в обычном оптическом микроскопе. Краевая дислокация может появиться как в процессе роста кристалла, так и при его деформировании.

На рис. 1.14 показана схема, иллюстрирующая процесс возникновения краевой дислокации, когда вследствие действия внешних сил одна часть кристалла перемещается относительно другой. На рис. 1.14 верхняя часть перемещается относительно нижней, но и в верхней части кристалла имеются и подвижный и неподвижный участки. На нижней части кристалла напротив границ между этими участками в верхней части возникают напряжения, атомные плоскости отходят друг от друга и атомная плоскость верхней части оказывается разорванной (рис. 1.14).

Рисунок 1.14 – Появление краевой дислокации

Схема винтовой дислокации приведена на рис. 1.15, на котором пунктиром отмечена линия дислокации. Винтовая дислокация характеризуется тем, что при круговом движении по атомной плоскости точка будет перемещаться вдоль линии винтовой дислокации.

Рисунок 1.15 – Схема винтовой дислокации. 00 – линия винтовой дислокации

Макроскопической моделью этой дислокации является винтовая лестница. Винтовая дислокация, как и краевая, может возникать как в процессе роста кристалла, так и при действии на него внешних сил, что может привести к смещению (скольжению) одних участков кристалла относительно других. Причем в пределах этих частей какие-то участки смещаются относительно друг друга, а какие-то в пределах рассматриваемых частей кристалла сохраняют взаимный контакт (рис. 1.16).

Рисунок 1.16 – Появление винтовой дислокации в кристалле

Как и в случае краевой дислокации, ось винтовой дислокации может выйти на поверхность кристалла. Так как дислокации, во-первых, могут появиться следствии действия на кристалл внешних сил, а во-вторых, создают области механических напряжений в кристалле, то они изменяют его свойства, в том числе и поверхностные. Следовательно, действуя на кристалл внешней силой (например, при диспергировании) можно изменить (увеличить) чисто дислокацией, то есть повысить, например, его деформационно-прочностные характеристики. При дроблении кристалла в кристаллитах может повыситься концентрация дефектов, которая приведет к повышению активности их поверхности, что крайне важно для многих технологических процессов, например, при флотационном обогащении полезных ископаемых, модифицировании матриц композиционных материалов и др.

Двухмерными дефектами в кристаллах является поверхности, которые зачастую играют решающую роль в ходе различных природных и технологических процессов. Поверхностью любого объема является геометрическое место точек, по одну сторону от которых геометрический луч, исходящий из этой точки, направлен внутрь вещества, а по другую – в среду иной природы, то есть другого состава и структуры. Такой средой может быть и вакуум. На рис. 1.17, где изображен фрагмент объема фазы в которой имеются включения другой (твердой) фазы и газовой или жидкостной линзы . Основная фаза  твердое вещество. Ее структурнохимическая структура отличается от аналогичной фазы . Некоторые особенности поверхностных свойств будут рассмотрены в следующих разделах. На рис. 1.17, наряду с двухмерными дефектами, приведены и трехмерные дефекты, которыми являются сами включения и .

Рассмотренные дефекты иллюстрируют стационарное состояние вещества. При этом следует иметь в виду, что в одном и том же объеме могут, во-первых, одновременно встречаться дефекты различных типов, а во-вторых, они могут изменяться со временем, например, в процессе работы изделия, изготовленного из определенного вещества. В этом случае следует говорить о динамическом дефекте, подчеркивая его изменчивость со временем.

Рисунок 1.17 – Внешняя и внутренняя структуры кристалла

В качестве примера можно привести эффект закалки, когда в образце создаются дефекты вследствие резкого охлаждения нагретого изделия. Это приводит к внутренним напряжениям, так как внутренняя энергия дефектного кристалла обычно больше внутренней энергии кристалла без дефектов. Отпуск после закалки – характерный пример проявления динамического дефекта [25].

Четвертой группой факторов, влияющих на свойства вещества, являются характеристики внешней среды. В одной среде вещество может обладать одними свойствами, а в другой  совершенно другими. Вариации температуры, характер механических воздействий, влажность, изменение рН–среды и т. д. и т. п. приводят к изменению свойств вещества и часто эти изменения могут быть весьма существенными. Например, изделие может устойчиво эксплуатироваться в одной среде и разрушаться при действии на нее другой.

Таким образом, при выборе низкоразмерного компонента с заданными параметрами функциональных характеристик необходимо учитывать не только размерный фактор, но и его влияние на свойства наночастиц [26-28].