interstitialsijainteihin

Interstitiaalinen sijainti, eli välikohde, viittaa kiteisen aineen virheeseen, jossa pieni atomi sijoittuu rakennetta muodostavien atomien väliin. Tällainen atomi ei korvaa isäntäatomin paikkaa, vaan asettuu lähelle sitä pitkittäen tai kumuloituen verkkoon. Yleisimmät interstitiaalit ovat pienet atomit, kuten vety, hiili, typpi ja happi, mutta joskus myös liitetyt alkuaineet voivat asettua välikohteisiin. Interstitiaalivirheitä tavataan erityisesti metalliseoksissa, oksidilitteissä ja puolijohteissa, sekä niiden muodostuminen voi tapahtua sekä lämpökäsittelyn että säteilyaltaan seurauksena.

Yleisimpiin interstitiaalipaikkoihin kuuluvat oktahedraalisen ja tetraedraalisen aukonkaltaiset tilat. Close-packed rakenteissa, kuten fcc- tai hcp-lattioissa, on näille aukkoille useita mahdollisuuksia, ja interstitiaalien koko kasvaa lattian geometrian mukaan. Sijoittuvan atomin koko ja kooltaan soveltuvat aukot määräävät, kuinka helposti interstitiaalit muodostuvat ja liikkuvat kiteessä.

Liikkuvuus ja diffuusio ovat keskeisiä ominaisuuksia interstitiaaleille. Pienet vety- tai hiiliatomeet voivat liikkua helposti kitesi välillä, ja interstitiaalien diffuusio vaikuttaa esimerkiksi polttoainejähähdykseen, terästen lämpökäsittelyyn sekä syöttöainesten jakautumiseen. Diffuusio seuraa usein hopping-menetelmää aukoilta toisille, ja sen nopeus riippuu atomin koosta, lattian kantavuudesta sekä lämpötilasta.

Vaikutukset aineen ominaisuuksiin voivat olla merkittäviä. Interstitiaalit aiheuttavat lattian laajenemista, muokkaavat mekaanisia ominaisuuksia kuten kimmoa ja kovuutta sekä voivat muuttaa sähköisiä ja optisia ominaisuuksia. Esimerkkeinä kuvataan veden ja hiilen rooli metallissa (vety-interstitiaalit ja hiili interstitiaalisessa ferriitissä) sekä interstitiaalisten epäjatkuvuuksien vaikutus hydrogeneihin liittyvään herkkyyteen, kuten vetyäissumen aiheuttama haurasvaikutus.

Interstitiaalien muodostuminen voi olla tasapainoinen eli termodynaaminen, mutta usein pitkälle ei-vakiogeeninen prosessi, jossa lämpökäsittely, !==-prosessit tai säteilysynteesi vaikuttavat. Vapanen ja reseption kautta tapahtuva paring, kuten Frenkel-virhe, kuvaa luontaista pariutumista interstitiaalin ja tyhjiöparin välillä.