В кристаллографии межузельные узлы, дырки или пустоты — это пустое пространство, которое существует между упаковкой атомов (сфер) в кристаллической структуре.
Отверстия легко увидеть, если попытаться сложить круги вместе; независимо от того, насколько близко вы их поднесете или как расположите, между ними останется пустое пространство. То же самое верно и для элементарной ячейки; независимо от того, как расположены атомы, между атомами будут присутствовать промежутки. Эти узлы или дырки могут быть заполнены другими атомами (межузельный дефект). Изображение с упакованными кругами — это всего лишь 2D-изображение. В кристаллической решетке атомы (сферы) будут упакованы в трехмерном порядке. Это приводит к образованию междоузлий разной формы в зависимости от расположения атомов в решетке.
Плотно упакованный
Плотно упакованная элементарная ячейка, как гранецентрированная кубическая, так и гексагональная плотно упакованная, может образовывать два различных по форме отверстия. Глядя на три зеленые сферы на иллюстрации гексагональной упаковки в верхней части страницы, можно увидеть, что они образуют отверстие в форме треугольника. Если атом расположен на вершине этого треугольного отверстия, он образует тетраэдрическое междоузлие. Если три атома в слое выше повернуты и их треугольное отверстие находится на вершине этого, он образует октаэдрическое междоузлие. В плотноупакованной структуре на элементарную ячейку приходится 4 атома, и она будет иметь 4 октаэдрических пустоты (соотношение 1:1) и 8 тетраэдрических пустот (соотношение 1:2) на элементарную ячейку. Тетраэдрическая пустота меньше по размеру и может вместить атом с радиусом, в 0,225 раза превышающим размер атомов, составляющих решетку. Октаэдрическая пустота могла бы вместить атом с радиусом в 0,414 раза больше размера атомов, составляющих решетку. Атом, заполняющий это пустое пространство, мог бы быть больше этого идеального отношения радиусов, что привело бы к искажению решетки из-за выталкивания окружающих атомов, но он не может быть меньше этого отношения.
Гранецентрированный куб (ГЦК)
Если половина тетраэдрических узлов исходной ГЦК-решетки заполнена ионами противоположного заряда, образующаяся структура представляет собой кристаллическую структуру цинковой обманки. Если все тетраэдрические узлы исходной ГЦК-решетки заполнены ионами противоположного заряда, образуется структура флюорита или антифлюоритовая структура. Если все октаэдрические узлы исходной ГЦК-решетки заполнены ионами противоположного заряда, то образующаяся структура является структурой каменной соли.
Шестиугольные плотноупакованные (HCP)
Если половина тетраэдрических узлов исходной решетки ГПУ заполнена ионами противоположного заряда, образуется кристаллическая структура вюрцита. Если все октаэдрические позиции анионной решетки ГПУ заполнены катионами, то образуется структура арсенида никеля.
Простая кубическая
Простая кубическая элементарная ячейка со стопками атомов, расположенных так, как будто в восьми углах куба, образует одну кубическую дыру или пустоту в центре. Если эти пустоты заняты ионами противоположного заряда исходной решетки, образуется структура хлорида цезия.
Объемно-центрированная кубическая (ОЦК)
Объемно-центрированная кубическая элементарная ячейка имеет шесть октаэдрических пустот, расположенных в центре каждой грани элементарной ячейки, и еще двенадцать, расположенных в середине каждого края той же ячейки, что в общей сложности составляет шесть чистых октаэдрических пустот. Кроме того, существует 24 тетраэдрических пустоты, расположенные на квадратном расстоянии вокруг каждой октаэдрической пустоты, всего двенадцать чистых тетраэдрических пустот. Эти тетраэдрические пустоты не являются локальными максимумами и технически не являются пустотами, но иногда они появляются в многоатомных элементарных ячейках.
Интерстициальный дефект
Межузельный дефект относится к дополнительным атомам, случайным образом занимающим некоторые межузельные позиции, как кристаллографические дефекты в кристалле, который по умолчанию обычно имеет пустые межузельные позиции.
