تكون بلورات الهاليدات القلوية النقية شفافة خلال المنطقة المرئية من الطيف حتى عند درجات الحرارة العالية حيث يزيد تركيز الفراغات في الشبيكة البلورية التي تكون في حالة اتزان وفي الاستطاعة إكساب البلورات اللون بطرق مختلفة فمن الممكن أن تكتسب اللون بإدخال بعض الشوائب الكيميائية المناسبة مثل أيونات العناصر الانتقالية transition elements أي الأيونات التي تكون أملاحها ملونة طبيعيا فربما تكسب اللون لبلورات الهاليدات القلوية.

وقد كان معروفا أيضا أنه يمكن إكساب اللون للبلورات بإدخال زيادة من الأيونات الموجبة الشحنة (الكاتيونات cations) وذلك عن طريق التسخين للبلورات في بخار من الأيونات القلوية ثم تبريدها تبريدا فجائيا فعندما تسخن بلورات كلوريد الصوديوم في وجود بخار من الصوديوم فإن البلورات تكتسب لونا أصفر، كذلك بلورات كلوريد البوتاسيوم التي تتعرض للتسخين في وجود بخار البوتاسيوم تكتسب لونا أحمر أرجوانيا (magenta) وفي الإمكان أيضا إكساب البلورات ألوانا بطرق أخرى مثل تعريضها للأشعة السينية أو أشعة جاما أو قذفها بالإلكترونات أو النيوترونات، كذلك باستخدام التحليل الكهربي electrolysis.

وعندما تكون البلورات ملونة توصف بأنها تحتوي على مراكز ألوان. فمراكز الألوان إذن ما هي إلا عيوب في الشبيكة البلورية تمتص الضوء وأبسط أنواع مراكز الألوان هي ما يسمى بمراكز F F center)) حيث إن F مشتقة من كلمة Farbe وهي تعني اللون باللغة الألمانية ومراكز F تحدث غالبا بالتسخين في وجود أبخرة قلوية أو بالتعريض لأشعة X (يوضح الشكل (1) أشرطة الامتصاص المصاحبة لمراكز F band) F) في بعض الهاليدات القلوية) كما يوضح الجدول طاقة نطاقات الامتصاص F لبعض الهاليدات القلوية.

شكل (1)

شكل (2)

مراكز F F centers

حيث إنه من المعتقد أن الذرات الزائدة في بلورات الهاليدات القلوية تتمركز في المواقع الطبيعية للأيونات القلوية، فإن ذلك لابد أن يؤدي إلى نشأة أماكن خالية في مواقع الأيونات السالبة.

ووجود مكان خال في شبيكة دورية يكون له تأثير كهروستاتيكي مماثل لوجود شحنة موجبة، الأمر الذي يجعل الإلكترون الذي يتحرك حول مكان خال لشحنة سالبة يشبه كميا ذرة أيدروجين.

ونحن نتعرف على مركز F بإلكترون منجذب لمكان خال لأيون سالب (شكل 2) والإلكترون يمكن أن يكون مصدره هو تأين ذرة قلوية عند دخولها إلى الشبيكة، وهذا النموذج وضعه بوير Boer ويوجد عدد من الحقائق تؤيد هذا التعريف بالمراكز F من بينها:

أ - أن نطاق الامتصاص F مميز للبلورة وليس للمعدن الموجود في الأبخرة، أي أن نطاق الامتصاص (شريط) الامتصاص في كلوريد البوتاسيوم هو نفس الشريط إذا كانت البلورة تعرضت للتسخين في بخار البوتاسيوم أو الصوديوم.

ب- بإجراء تحليل كيميائي وجد أن البلورات التي اكتسبت ألوانا تحتوي على ذرات زائدة من ذرات المعدن القلوية وهذه الزيادة تتراوح عادة بين 10¹⁶ إلى 10¹⁹ لكل سم³. وقد وجد أيضا أن قيمة التكامل لشريط الامتصاص F تكون كميا مساوية لتلك القيمة المتوقعة نظريا على أساس معرفة الكمية الزائدة من المعدن القلوي.

جـ- أن البلورات الملونة تكون أقل كثافة من تلك غير الملونة، وهذا يتفق مع التصور البدائي أن إدخال الأماكن الخالية يجب أن يقلل من الكثافة وهذا التوافق مقبول ولكنه ليس حاسما تماما conclusive

د- أن البلورات التي تحتوي على مراكز F يمكن أن تفقد لونها بتعريضها لضوء يمتص في الشرائط F والتعريض لأي جزء في الشريط يمحو كل الشريط وهو يبرهن أن مراكز F في أي بلورة تكون كلها متشابهة.

هـ- القابلية المغناطيسية الموجبة لمراكز F تكون نتيجة لمساهمة الحركة المغزلية لإلكترون واحد.

مواضيع ذات صلة

تأثير تصغير مقاييس الحبيبات على خواص المادة

الحبيبات

غياب المثالية عن الترتيب الذري

الشبكات البلورية

الإشعاع السينكروتروني Synchrotron Radiation

الأشعة وحيدة الموجة في تجارب الحيود من البلورات

شاشات عرض البلورات السائلة ذات المصفوفات الفعالة: «AMLCD «Active Matrix Liquid Crystal Display

استخدام البلورات السائلة في أجهزة العرض

السلوك الكهروبصري لأغشية (PDLC)

الخواص الكهروبصرية لأغشية البلورات السائلة المنتشرة داخل بوليمر «PDLC»

الانكسار المزدوج وتأثره بالمجال الكهربائي Birefringence

مواد بلورية سائلة جديدة