어제 부터 급발진으로 신나서 달리다 보니
이해되지 않는다는 의견들이 압도적으로 많음
이래서 밥상에서 이 썰을 못푸는구나
느끼면서 난이도 최하의 내용으로 정보글 작성 시작함
특히 CDW썰 풀면서 반응들이 좀 격해지던게 보였음
선요약: 같은 성분으로 구성되어도 원자 배열구조에 따라 성질이 달라짐
1. 결정 (Crystal)
원자들이 모여 물질이 형성되는데, 보통 결정이 만들어졌다 말한다면
원자 배열 구조가 주기적으로 반복되는 형태로 만들어 졌다고 보면됨
이것을 일반인들이 쉽게 이해하려면
건물 바닥에 깔린 타일 처럼 원자들이 배열 되어있다
생각하면 됨
욕실 타일, 정사각형 모양이 반복되어 있다.
그런데 타일을 깐다 하더라도 반복적으로 깔 수 있는 타일의 모양은 한가지가 아니지 않은가
이렇게 말이다.
이것을 따지는 영역이 “결정구조학”이고 물리학과 뿐만 아니라 화학과, 화공과, 신소재등 재료과학 전공이면
누구나 이걸 배우는데 반복되는 단위 자체를 격자(Lattice)라고 하고, 격자 하나를 구성하는 원자들의 배열을 기저(basis)라고 한다
쉽게 말해
반복되는 타일 자체가 격자이고 타일의 모양을 기저라고 보면 된다
.
2차원 관점에서 타일이고, 3차원 관점에서 벽돌 취급하면 됨.
2. 결정구조를 공부하는 이유-물질의 성질을 이해하는 기초라서
가장 쉬운 예제로 탄소의 동소체(Allotropes, 같은 원소로 구성되어 있으나 구조가 다른 물질)를 보면 됨
유명한 탄소의 동소체는 퓰러렌(C60), 탄소나노튜브(CNT), 그래핀(graphene), 흑연(Graphite), 다이아몬드(Diamond, 예물반지에 쓰는 그 보석) 이렇게 있음
탄소 동소체들의 원자 배열구조. 모두 탄소원자로만 구성되어 있으며, 놀랍게도 이것들조차 일부일 뿐이다.
(이미지 출처:
https://testbook.com/question-answer/which-of-the-following-is-an-allotropic-form-of-ca–614d7651abb6486c95796411
)
재미있는 사실은 이들 탄소 동소체들의 특성/성질은 저마다 다르다는 사실이다.
일단 탄소나노튜브, 그래핀, 흑연은 그 자체로 금속의 특성을 가지고 있음
연필심이 전기가 통하는 도체 특성을 나타내는 이유가 바로 흑연으로 구성되어 있기 때문임.
그런데 드비어스에서 팔고 있는 보석 다이아몬드는 부도체야
탄소로만 구성된 것은 확실히 검증되었으나 부도체(전기가 잘 안통하는 물질)인 다이아몬드
보면 느낄 것이다. 같은 탄소로만 구성된 물질들인데 왜 이렇게 성질이 다르지?
그렇다
. 결과적으로 탄소원자가 배열된 (타일/벽돌) 방식이 다르기 때문이다.
현대 고체물리학은 이러한 원자 배열 구조를 이해하는 것에서 공부를 시작한다.
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