Interstitzstelle

Interstitzstelle is eine Bezeichnung aus der Kristallographie und Materialwissenschaft für eine Position im Kristallgitter, die typischerweise nicht von den Wirtsatomen belegt ist, aber von kleineren Fremdatomen eingenommen werden kann. Solche Atome sitzen in den Hohlräumen des Gitters und bilden so eine interstitielle Lösung im Festkörper. Die Occupation verändert das Kristallgefüge meist nur geringfügig, kann jedoch die Materialeigenschaften erheblich beeinflussen.

In dicht gepackten Strukturen wie dem flächenzentrierten Kristallgitter (FCC) und dem hexagonal dicht gepackten Gitter (HCP) treten zwei Haupttypen von Interstitzstellen auf: oktale (Koordination durch sechs Wirtsatome) und tetraedrisch (Koordination durch vier Wirtsatome). Die Bildung interstitieller Lösungen hängt vom Größenverhältnis des Gastatoms zum Wirtsatom ab; typischerweise finden sich sehr kleine Atome wie Wasserstoff, Kohlenstoff oder Stickstoff in solchen Positionen.

Interstitzstellen sind der Mechanismus hinter vielen Diffusionsprozessen in Metallen. Interstitielle Diffusion erfolgt vor allem durch Bewegung kleiner Atome durch das Gittersystem, oft schneller als Gitterdefekt-basierte Mechanismen. Die Besetzung von Interstitzstellen kann zu Gittererweiterungen, Spannungen und einer erhöhten Härte oder Festigkeit beitragen – bekanntes Beispiel ist Kohlenstoff in Eisen, das zur Härtung von Stahl führt (interstitielle Festigkeitssteigerung).

Neben der mechanischen Wirkung kann die interstitielle Lösung auch die Korrosions- und Temperaturenstabilität beeinflussen. Hohe Konzentrationen bestimmter Gastatome können jedoch zu Versprödung oder Hältigungseffekten führen.

Siehe auch: Interstitzdefekt, Mischkristall, Diffusion.