Atomijärjestysten

Atomijärjestysten käsite viittaa kiderakenteen sisäiseen järjestykseen: miten eri atomityypit sijoittuvat kideverkon päällekkäisille tai vapaille paikoille. Järjestys voidaan nähdä osana materiaalin mikrostruktuuria ja se vaikuttaa ominaisuuksiin, kuten kemialliseen koostumukseen, difuusioon ja mekaanisiin arvoihin.

Järjestyksen ilmiö voidaan jakaa tilapäiseen (short-range order, SRO) ja pitkäkestoiseen (long-range order, LRO) järjestykseen. SRO tarkoittaa paikallisia tilastollisia korrelaatioita ilman kokonaiskidekäyriä, kun taas LRO merkitsee säännöllistä, koko materiaalin kattavaa atomien preferenssijakoa tiettyille lattice-sitoille. Kide-atomien vuorovaikutukset sekä lämpötilan ja prosessien historia voivat edistää tai estää järjestymistä.

Yleisimmät järjestystyypit binary- ja intermetallic-oeissa ovat B2- (CsCl-tyyppinen) ja L12-tyyppiset rakenteet sekä L10-tyyppiset tetragonaaliset järjestykset. Esimerkkejä ovat B2-tyyppinen järjestys joissakin A-B-seoksissa, L12-tyyppiset A3B-rakenteet kuten Cu3Au, sekä L10-tyyppiset järjestykset kuten FePt- ja MnAl-rykilla. Nämä järjestystyypit ovat usein vastustuskykyä dynaamiselle diffuusiolle ja voivat muuttua lämpötilan vaikutuksesta kohti epäjärjestystä.

Tutkimuksessa atomijärjestystä selvitetään röntgen- ja neutronikiinnostuksilla sekä elektronisella mikroskopiikalla. Teoreettisesti käytetään Monte Carlo -simulointeja ja cluster variation -menetelmiä sekä first-principles -laskelmia, joilla voidaan mallintaa energioita ja todennäköisyyksiä atomien sijaille. Atomijärjestyksellä on sekä perus- että sovelluksellista merkitystä, kun suunnitellaan seos- ja kokonaismateriaalien ominaisuuksia.