Interstitzdefekt

Interstitzdefekt bezeichnet in der Kristallographie einen Defekt, bei dem zusätzlich ein atomspezifischer Fremd- oder Eigenatome in einem Zwischengitterplatz eines Kristallgitters sitzt. Im Gegensatz zu Substitutionsdefekten ersetzt kein Nachbaratom das Fremdatom; es wird stattdessen in einem Zwischengitterplatz eingelagert. Interstitzdefekte kommen in reinen Metallen, Legierungen und Ionenkristallen vor und werden oft durch Diffusion, Kühlung oder Bestrahlung erzeugt.

Interstitielle Stellen liegen typischerweise in oktad- oder tetraedrischen Zwischenräumen dichter gepackter Strukturen. Kleine Atome wie Kohlenstoff, Stickstoff, Wasserstoff oder Sauerstoff können dort leichter eingesetzt werden, während größere Atome eher ausgeschlossen bleiben. Dadurch entsteht lokale Gitterverzerrung und Spannungen rund um den Interstitzdefekt.

Bildung und Entstehung ergeben sich durch verschiedene Prozesse: während des Kristallwachstums, durch temperierte Diffusion, durch plastische Verformung oder durch Bestrahlung. In Legierungen treten interstitielle Lösungen auf, bei denen Fremdatome in Interstitialplätze gelangen. In ionischen Kristallen lassen sich auch klassische Frenkel- und Schottky-Defekte unterscheiden, wobei interstitielle Komponenten oft zusammen mit Vakanzen auftreten.

Auswirkungen auf Materialeigenschaften sind charakteristisch: Interstitielle Defekte erhöhen in der Regel die Härte und Festigkeit, können aber die Duktilität verringern. Sie beeinflussen zudem die Diffusionskinetik, insbesondere bei interstitiellen Mechanismen, und können die Korrosion sowie die Temperaturstabilität eines Materials verändern. In der Industrie sind interstitielle Defekte bedeutend bei Wärmebehandlungen, beim Härten von Stählen und in Halbleiter- bzw. Katalysatoranwendungen.