română | русский | english

Întroducere

1. Noţiunile de bază a cristalografiei şi a fizicii cristalelor. Locul cristalografiei şi cristalofizicii în rândul celorlalte ştiinţe.
2. Noţiunile periodicităţii, continuităţii şi simetriei ca bază metodologică a fizicii cristalelor.
3. Istoria dezvoltării cristalografiei şi a fizicii cristalelor. Lucrările lui Hauy, Bravais, Feodorov, Laue, Bragg, Wulff, Qurie, Şubnicov, Belov.

Bazele teoriei simetriei şi ale teoriei grupelor

1. Definirea simetriei, descrierea analitică a transformărilor simetrice în reţeaua tridimensională .
2. Noţiunile de bază ale teoriei grupurilor. Grupuri punctuale. Grupuri limită.
3. Simetria structurii cristalelor. Grupuri de translaţie. Grupuri spaţiale. Sisteme şi singonii. Simboluri. Notaţii cristalografice (indicii Miller) şi indicii direcţiilor (notaţia grupurilor).
4. Simetria generalizată. Noţiuni despre grupuri punctuale şi spaţiale. Grupuri antisimetrice şi simetria cromosimetrică.

Structura atomică a cristalelor

1. Regularităţile geometrice ale structurii atomice a cristalelor. Sisteme regulate de puncte. Relaţia între simetria unităţilor structurale şi simetria cristalului. Razele atomice şi ionice. Structuri şi compuşi coordinativi. Principiul împachetării compacte.
2. Structura cristalină a substanţelor simple. Clasificarea structurilor. Izomorfismul şi soluţii solide.
3. Compuşi intermetalici. Compuşi electronici. Ordonarea.
4. Clasificarea structurilor conform tipului legăturilor chimice. Structuri ionice. Structura compuşilor semiconductori. Structura compuşilor coordinativi şi elementorganici. Clusteri. Mdularea structurilor. Structuri biologice, nanostructuri. Politipia ]n cristale.
5. Principiile cristalochimiei organice. Structura moleculelor organice şi împachetarea lor în cristal. Cristalele polimerilor. Structurile biologice.
6. Sisteme slab ordonate. Structura corpurilor solide amorfe. Quazi cristale. Problema simetriei de ordinul 5 în fizica corpului solid.
7. Cristale lichide. Structuri nematice şi holesterice.
8. Structura cristalelor reale. Clasificarea defectelor reţelei. Influenţa defectelor asupra proprietăţilor cristalelor. Metodele de studiere a defectelor reţelei cristaline.

Tranziţie de fază şi dinamica reţelei

1. Termodinamica tranziţiilor de fază în stare solidă. Tranziţii de gradul I şi II. Punctul lui Lifşiţ. Tranziţii de fază de spin.
2. Schimbarea simetriei la tranziţiile de fază. Tranziţii de fază funcţie de tipul dislocări şi ordonări. Transformarea Martensitică. Principiul lui Qurie şi păstrarea simetriei într-un cristal polidomenic.
3. Instabilitatea reţelei. Fotonii acustici şi optici. Capacitatea calorică, dilatarea termică şi termoconductibilitatea cristalelor.

Analiza structurală a cristalelor

1. Teoria geometrică a difracţiei pe reţeaua tridimensională. Ecuaţiile lui Laue. Legea Wulff-Bragg. Reţeaua reciprocă. Scheme esenţiale de difracţie a razelor X în reprezentarea reţelei reciproce.
2. Intensitatea reflexiilor razelor X. Amplitudinea atomică. Amplitudinea de structură. Funcţia de interferenţă. Intensitatea integrală. Manifestarea simetriei spaţiale a cristalului în imagine de difracţie. Legile de extincţie.
3. Difracţia în cristale perfecte. Bazele teoriei dinamice. Efectele de extincţie. Trecerea anormală, soluţia oscilatorie. Interferometria razelorX.
4. Probleme experimentale de bază a analizei roentgenostructurale.
   1. Determinarea structurii necunoscute apriori. Sinteza Fourier – în principiu metoda de analiză a structurii atomice a cristalelor. Particularităţile problemelor de analiza structurală propuse pentru rezolvarea cu ajutorul computerilor. Automatizarea analizei structurale.
   2. Determinarea parametrilor cristalografici ai mostrelor monoctristaline, analiza de fază, structura cristalului real.
   3. Microscopia difracţională cu raze X.
5. Roentgendifractometria, tipuri de difractometre. Metode de măsurare a intensităţii –succesivă şi paralelă.
6. Metodele analizei roentgenstructurale (ARS):
   1. determinarea fazei în ARS,
   2. metoda probelor şi erorilor
   3. metodele Patterson
   4. Metodele directe în determinarea structurii.
7. Difracţia electronilor. Problemele fundamentale ale electronografiei structurale.
8. Problemele specifice ale neutronografiei în cercetarea structurilor atomice şi magnetice ale cristalelor. Mossbauerografie. Difracţia protonilor şi efectul de umbră.
9. Microscopia electronică de înaltă rezolvare.
10. Radiaţia sinhotronică, aplicată în cristalografie. Metoda aplicării structurii fine a spectrelor de absorbţie a razelor X (EXAFS) în cercetarea sistemelor neordonate.

Creşterea cristalelor

1. Teoria termodinamică a cristalizării. Echilibrul de fază, luînd în consideraţie energia superficială. Formarea omogenă şi heterogenă a centrelor de cristalizare (germenilor). Formele de creştere. Provenienţa straturilor şi viteza de creştere a feţelor. Epitaxie.
2. Modele experimentale de cercetare a structurii reale a cristalelor, suprafeţelor şi mediilor de cristalizare şi proceselor. Metode optice cu razele X şi electroscopice.
3. Creşterea cristalelor din fază gazoasă. Regularităţile fizico-chimice generale. Metodele fasciculelor moleculare, fazei tridimensionale de vapori. Metodele de transport chimic. Mecanismul creşterii vapori – lichid-cristal (VLC).
4. Creşterea cristalelor din topitură.
5. Creşterea cristalelor din soluţii. Sinteza hidrotermală.
6. Metodele esenţiale de creştere ale cristalelor din topitură.
7. Metodele Kiropulos şi Ciohralski, Stockburger-Bridgeman, Verneil. Topirea zonală.

Cristalul în calitate de mediu continuu omogen anizotrop

1. Principiul simetriei în fizica cristalelor. Grupuri limită. Simetria proprietăţilor fizice în legătură cu simetria cristalelor .
2. Descrierea proprietăţilor fizice ale cristalelor cu ajutorul tenzorilor. Tenzori polari şi axiali. Înterpretarea geometrică a tenzorilor şi simetria suprafeţelor indice.
3. Tenzorii, ce descriu proprietăţile electrice ale cristalelor (polarizarea, succeptibilitatea dielectrică, inducţia).
4. Tenzorii, ce descriu proprietăţile magnetice ale cristalelor.
5. Tenzori şi matrice, ce descriu proprietăţile mecanice ale cristalelor (tensiunea, deformarea, constante elastice)

Cristale cu proprietăţi fizice deosebite

1. Fenomene piezoelectrice. Exemple de cristale piezoelectrice.
2. Fenomene piroelectrice. Criteriile cristalografice. Exemple de cristale piroelectrice.
3. Fieroelectricii şi antifieroelectricii: Structura domeniilor şi particularităţile proprietăţilor electrice. Structura şi proprietăţile titanatului de bariu, hidrofosfatului de potasiu şi sării segnete ş.a. Fieroelasticii şi fieromagneticii. Superionii şi electreţii.
4. Magneticii ordonaţi, tipuri de structuri magnetice, simetria magnetică, interacţiune de schimb, puntul Qurie şi Neel. Domenele structurale ale cristalelor fieromagnetice. Procesele de magnetizare.
5. Cristalooptica. Cristale monoaxiale şi biaxiale, unda plată într-un mediu anizotrop, refracţie dublă, cristale neliniare.
6. Activitatea optică a cristalelor: Fenomene electro-magneto-acusto-optice. Proprietăţile neliniare ale cristalelor. Cristale pentru laser.

Durabilitatea corpurilor cristaline

1. Forţele de coieziune interatomică. Rezistenţa teoretică a reţelei ideale. Diagrama deformării cristalului.
2. Deformarea plastică în interpretare dislocaţională. Anizotropia proprietăţilor mecanice. Procesele de dezintegrare. Procesele ruperii materialelor.

Structura şi proprietăţile cristalului real

1. Clasificarea defectelor structurii cristaline: defecte punctuale, dislocaţii, defecte de împachetare, clasteri. Vectorul lui Burgers. Reacţii dislocaţionale.
2. Structura cristalelor. Structura dislocaţională a blocurilor şi grăunţelor.
3. Maclarea mecanică. Macle de transformări de fază. Structuri polisintetice.
4. Metodele de observaţie a defectelor reţelei cristaline: optice, difracţionale, electrice.
5. Defectele reţelei cristaline ca factori, ce determină formarea proprietăţilor fizice ale cristalelor. Proprietăţile structural sensibile ale cristalelor de semiconductori, dielectrici , magnetici şi metale.

Literatura de specialitate

1. B.K.Vainştein, Cristalografia modernă. Editura ştiinţifică şi enciclopedică, Bucureşti, 1989
2. G.Mastacan, Al.Ciocănel. Studiul cristalelor cu raze X. Editura tehnică, Bucureşti, 1962
3. O.Mitoşeriu, L.Mitoşeriu. Cristalografia. V. I. Ed. “Porto-Franco”, Galaţi, 1998. 228p.
4. D.Becherescu, V. Cristea, F. Marx, Iu. Menessy, F. Winter. Chimia stării solide. V. I. Ed. Ştiinţifică şi Enciclopedică. 1983. 714 p.
5. Гиллеспи Р. И.Хартиттаи. Модель отталкивания электронных пар валентной оболочки и строение молекул. Москва . Мир 1992 г.
6. Б.К.Вайнштейн, Л.А. Шувалов, А.А. Чернов и др. Современная кристаллография. Т.I-IУ, под редакцией академика Вайнштейна, Москва «Наука»
7. А.Уэллс. Структурная неорганическая химия. Т.1-3, Москва «Мир», 1987-1988.
8. Л.А.Асланов, Е.Н.Треушников. Основы теории дифракции рентгеновских лучей. Москва Изд-во МГУ. 1985
9. Б.К.Вайнштейн. Структурная электронография. Изд-во АН СССР. 1956.
10. Б.Б.Звягин и др. Высоковольтная электроография в исследовании слоистых минералов. М. Наука. 1979.
11. Ю.З.Нозик. Р.П.Озеров, К.Хеннат. Структурная нейтронография. М.Атомиздат 1979
12. Л.А.Асланов. Инструментальные методы рентгеноструктурного анализа М., МГУ 1983
13. Структурная кристаллография. Сборник. М. «Наука» 1992.
14. Z.C. Feng. SiC Power Materials, Ed. National Taiwan University. Taipey. Taiwan. Springer Series in Materials Sciences. V. 73. 2004. XIX. 450p.
15. M. Fujimoto. The Physics of Structural Phase Transitions. University of Guelph. ON. Canada. Springer. 2nd ed. 2004. Approx. 335 p.
16. G. Gottstein. Physical Foundations of Materials Science. Springer. 2004. XIV. 502 p.
17. P. Heitjans, J. Karger. Diffusion in Condensed Matter. Methods, Materials, Models. Springer. 2nd ed. 2004. 970 p.
18. M.Y. Gutkin, I.A. Ovid’ko. Plastic Deformation in Nanocrystalline Materials. Springer. 2004. X. 187 p.

Specialitatea