Anisotropy (จากคำอื่น ๆ ἄνισος - ไม่เท่ากันและτρόπος - ทิศทาง) คือการพึ่งพาคุณสมบัติของวัสดุ (เช่น เชิงกล: ความต้านทานแรงดึง, การยืดตัว, ความแข็ง, ความต้านทานการสึกหรอ ฯลฯ ) กับทิศทางภายในวัสดุนี้ หากวัสดุเป็นแบบไอโซโทรปิก คุณสมบัติของมันจะเหมือนกันในทุกทิศทาง

วิชาโลหะวิทยามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับปัญหาของแอนไอโซโทรปี สำหรับคุณสมบัติบางอย่าง วัสดุอาจเป็นไอโซโทรปิกได้ ส่วนคุณสมบัติอื่นๆ อาจเป็นแอนไอโซโทรปิกได้ วัสดุอาจแตกต่างกันในระดับแอนไอโซโทรปี ปัญหาของแอนไอโซโทรปีของวัสดุเกี่ยวข้องกับการเลือกทิศทางภายในวัสดุนี้ ในทิศทางเดียววัสดุนั้นถือได้ว่าเป็นแอนไอโซโทรปิกและในทิศทางอื่น - เป็นไอโซโทรปิก แอนไอโซโทรปีในโลหะวิทยาสามารถพิจารณาได้ในระดับขนาดต่างๆ ตัวอย่างเช่น ที่ระดับไมโคร (ภายในเกรน) วัสดุสามารถเป็นแบบแอนไอโซโทรปิก และในอีกระดับหนึ่งอาจเป็นแบบไอโซโทรปิก (เช่น ในปริมาตรของตัวอย่าง)

Anisotropy สามารถแบ่งออกเป็นธรรมชาติและประดิษฐ์

ตัวอย่าง แอนไอโซโทรปีตามธรรมชาติที่ระดับไมโครคือแอนไอโซโทรปีของเซลล์ผลึกหนึ่งหน่วย หากเราพิจารณาแต่ละทิศทางภายในเซลล์หน่วย แอนไอโซโทรปีจะปรากฏขึ้น: ทิศทางที่ต่างกันจะมีคุณสมบัติที่แตกต่างกันในระดับสเกล โดยพิจารณาจากขนาด ตาข่ายคริสตัล- ตัวอย่างก็คือ คอปเปอร์ซัลเฟตผลึกเดี่ยว(รูปที่ 1) ระดับของแอนไอโซโทรปีของผลึกลูกบาศก์นั้นสูงกว่ามาก หากเราพิจารณาทิศทางของแกน x, y และ z ดังนั้นเกลือแกงผลึกเดี่ยวจะเป็นไอโซโทรปิก (รูปที่ 1b) ผลึกเกลือโต๊ะรูปไข่มีรูปร่างไอโซโทรปิก

รูปที่ 1 ผลึกไฮเดรตของคอปเปอร์ซัลเฟต (a); ผลึกโซเดียมคลอไรด์ธรรมชาติและรูปไข่ (b)

ความหนาแน่นและ ความร้อนจำเพาะสำหรับคริสตัลทั้งหมด พวกมันไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทาง แอนไอโซโทรปีของส่วนที่เหลือ คุณสมบัติทางกายภาพผลึกมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความสมมาตร และจะเด่นชัดมากขึ้นเมื่อมีความสมมาตรต่ำ ตัวอย่างเช่น แรงเฉือนและอัตราการเติบโตหรือการละลายของผลึกขึ้นอยู่กับทิศทาง ตัวอย่างของโครงสร้างแอนไอโซทรอปิก การเคลือบด้วยไฟฟ้าของทองแดงแสดงในรูปที่. 2. ผลึกที่เคลือบจะเติบโตบนพื้นผิวในทิศทางที่แน่นอน และพวกมันทั้งหมดจะถูกวางตัวในอวกาศในลักษณะเดียวกัน อัตราการเติบโตของผลึกจะสูงสุดในทิศทางที่ตั้งฉากกับซับสเตรต

รูปที่ 2 โครงสร้างการเคลือบด้วยไฟฟ้าของทองแดง

ผลึกโมเลกุล (โปรตีนหรือโพลีเมอร์) ก็เป็นวัตถุแอนไอโซโทรปิกเช่นกัน ผลิตภัณฑ์ที่สร้างขึ้นบนพื้นฐานของโพลีเมอร์สามารถเป็นได้ทั้งแบบแอนไอโซทรอปิก (เช่นด้ายประดิษฐ์สำหรับการผลิตผ้า) หรือไอโซโทรปิก (ผลิตภัณฑ์ที่ได้จากการขึ้นรูปผงโพลีเมอร์แบบร้อน) ผงเอง (รูปที่ 3) ถือได้ว่าเป็นไอโซโทรปิก

รูปที่ 3. ผงโพลีเตตราฟลูออโรเอทิลีน- วิธีการส่องสว่าง สนามมืด.

นอกจากโปรตีนแล้ว แอนไอโซโทรปีตามธรรมชาติยังเป็นลักษณะของวัสดุอื่นที่มีต้นกำเนิดทางชีวภาพ ตัวอย่างเช่น ไมกา เนื้อเยื่อกระดูกและกล้ามเนื้อของมนุษย์และสัตว์ ไม้และใบไม้ หญ้า เป็นต้น
แอนไอโซโทรปีของวัสดุมีความเกี่ยวข้องกับแอนไอโซโทรปีตามธรรมชาติของวัสดุ หรือถูกสร้างขึ้นอย่างเทียมเพื่อให้คุณสมบัติบางอย่างแก่วัสดุ วัสดุโพลีคริสตัลไลน์ (โลหะ โลหะผสม) ถือเป็นไอโซโทรปิก เนื่องจากผลึกที่ประกอบเป็นโลหะจะถูกวางแบบสุ่มโดยสัมพันธ์กับทิศทางภายนอกและภายในของวัสดุ Anisotropy ในวัสดุโลหะถูกสร้างขึ้นโดยเทียม นี่คือตัวอย่างเช่น เงื่อนไขพิเศษการตกผลึก (รูปที่ 4) (การกำจัดความร้อนแบบทิศทาง) รูปที่ 4a แสดงโครงสร้างของทองแดงหล่อ ผลึกจะถูกยืดออกไปในทิศทางของการกำจัดความร้อน โครงสร้างในรูปที่ 4b ไม่มีทิศทาง โครงสร้างแอนซิโทรปิกสามารถรับได้จากการเปลี่ยนรูป - การกลิ้งและการดึง ตัวอย่างเช่น รูปที่ 5a แสดงโครงสร้างของเหล็กแผ่นรีด มองเห็นแถบ Perlite (สีเข้ม) ขยายออกไปตามทิศทางของการเสียรูป โครงสร้างที่แสดงในรูปที่ 5b ยังประกอบด้วยเพิร์ลไลต์และเฟอร์ไรต์ แต่โครงสร้างดังกล่าวถือได้ว่าเป็นแบบไอโซโทรปิก เนื่องจากเฟอร์ไรต์และเพิร์ลไลต์มีการกระจายเท่าๆ กันตลอดปริมาตรของเหล็ก Pearlite นั้นเป็นแอนไอโซโทรปิกเนื่องจากมีโครงสร้างลาเมลลาร์ (ตรงข้ามกับ เพอร์ไลต์แบบละเอียดซึ่งเป็นไอโซโทรปิก)

แอนไอโซโทรปีที่เกิดจากการเปลี่ยนรูปพลาสติกจะยังคงอยู่ในผลิตภัณฑ์หรือวัสดุหลังจากการกระแทกสิ้นสุดลง และกำหนดความซับซ้อนของคุณสมบัติทางกายภาพและทางกล ตัวอย่างเช่นหลังจากการรีดเย็น 90% และการหลอมที่ 800 0 C ทองแดงจะมีการยืดตัวสัมพัทธ์ที่แตกต่างกัน: ตามทิศทางของการเสียรูป - 40% ที่มุม 45 0 ถึงทิศทางของการเสียรูป - 75%

รูปที่ 4 โครงสร้างมหภาคของการหล่อ: a - แอนไอโซโทรปีของโครงสร้างมหภาคของทองแดงเนื่องจากการกำจัดความร้อนแบบทิศทาง ข - โครงสร้างไอโซโทรปิกของทองแดงขึ้นรูปด้วยการกำจัดความร้อนสม่ำเสมอ

รูปที่ 5 แอนไอโซโทรปีของโครงสร้างเหล็กกล้าคาร์บอนที่สร้างขึ้นโดยการรีดเย็น (a) และโครงสร้างที่เป็นเนื้อเดียวกันที่ได้จากการทำให้เป็นมาตรฐาน (b)

วัสดุคอมโพสิตเป็นวัสดุแอนไอโซทรอปิกเทียมที่สร้างขึ้นตามกฎจากวัสดุสองชนิดขึ้นไปซึ่งมักมีลักษณะแตกต่างกัน วัสดุคอมโพสิตประกอบด้วยวัสดุเสริมแรงที่แข็งแรง (โดยปกติจะเป็นแอนไอโซโทรปิก) และสารยึดเกาะไอโซโทรปิกที่มีคุณสมบัติต่ำกว่า เส้นใยที่มีความแข็งแรงสูงมักถูกใช้เป็นองค์ประกอบเสริมแรง - กราไฟท์หรือไฟเบอร์โบรอน, ใยแก้ว ฯลฯ (รูปที่ 6 ก) เป็นที่ชัดเจนว่าในส่วนตามยาววัสดุนั้นถือได้ว่าเป็นแอนไอโซโทรปิก (รูปที่ 6 b) ในส่วนตัดขวาง - เป็นไอโซโทรปิกเพราะ หน้าตัดของไฟเบอร์เป็นทรงกลม (รูปที่ 6c) จากการพิจารณาเบื้องต้น เป็นที่ชัดเจนว่าคุณสมบัติของวัสดุคอมโพสิตตามแนวเส้นใยจะแตกต่างอย่างมากจากคุณสมบัติในทิศทางตามขวาง กรณีของแอนไอโซโทรปีนี้เป็นกรณีพิเศษของแอนไอโซโทรปีที่เรียกว่า ออร์โธโทรปิกฉัน (จากภาษากรีกอื่น ๆ ὀρθός - เส้นตรงและτρόπος - ทิศทาง) - ความแตกต่างในคุณสมบัติของวัสดุในทิศทางตั้งฉากซึ่งกันและกัน

รูปที่ 6 แอนไอโซโทรปีของวัสดุคอมโพสิต: a - เส้นใยโบรอน- b - ไฟเบอร์ในส่วนคอมโพสิตตามยาวของวัสดุ วี - ภาพตัดขวางวัสดุ.

แอนนิโซโทรปี (แอนไอโซโทรเปีย- Anisos กรีก - ไม่เท่ากันและ tropos - ทิศทาง) - ความหลากหลายของคุณสมบัติทางกายภาพบางอย่างของสารในทิศทางที่ต่างกัน

Anisotropy มีความโดดเด่นระหว่างออปติคอล เครื่องกล และไฟฟ้า

แอนไอโซโทรปีแบบออปติคัลที่ระดับโมเลกุลขนาดใหญ่นั้นปรากฏชัดเจนที่สุดในผลของไดโครอิซึมและไฮโปโครมิกของโปรตีนและกรดนิวคลีอิก แอนไอโซโทรปีแบบออพติคัลของโมเลกุลขนาดใหญ่นั้นขึ้นอยู่กับการบรรจุลงในโครงร่างแบบขดลวดที่ได้รับคำสั่ง เส้นใยกล้ามเนื้อมีลักษณะเฉพาะของออพติคัลแอนไอโซโทรปิก ซึ่งตรวจพบวิธีที่เรียกว่าไบรีฟริงเจนซ์ (ดู) ดิสก์แอนไอโซทรอปิก

แอนไอโซโทรปีเชิงกลเป็นลักษณะเฉพาะขององค์ประกอบของระบบกล้ามเนื้อและกระดูก โดยเฉพาะกระดูก (ดูกระดูก) และแสดงออกมาด้วยความแข็งแรงเชิงกลที่แตกต่างกันของเนื้อเยื่อกระดูกในทิศทางตามยาวและตามขวาง สามารถสังเกตการเกิดแอนไอโซโทรปีทางกลของกระดูกได้ด้วยสายตาโดยใช้แบบจำลองพลาสติกสามมิติโปร่งใส เมื่อมีความเครียดเชิงกลเกิดขึ้น ซึ่งเทียบเคียงได้ในด้านขนาดและทิศทางกับปัจจัยที่กระทำต่อกระดูกภายใต้สภาวะของร่างกาย (วิธีโฟโตอิลาสติก)

แอนไอโซโทรปีทางไฟฟ้าของเนื้อเยื่อสิ่งมีชีวิตถูกกำหนดโดยคุณสมบัติทางไฟฟ้าแบบพาสซีฟ (ความต้านทานไฟฟ้าและความจุไฟฟ้า) ของเยื่อหุ้มเซลล์ การมีอยู่ของแอนไอโซโทรปีทางไฟฟ้านั้นแสดงให้เห็นได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความต้านทานไฟฟ้าจำเพาะ (ดู) ของกล้ามเนื้อมีชีวิตซึ่งวัดในทิศทางตามยาวนั้นมีค่าน้อยกว่าแนวขวางอย่างมีนัยสำคัญ คำอธิบายก็คือกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ปริมาณที่แตกต่างกันเมมเบรนต่อความยาวหน่วยขึ้นอยู่กับทิศทาง (ตามยาวหรือตามขวาง) แอนไอโซโทรปีทางไฟฟ้าของเนื้อเยื่อถูกนำมาใช้ในวิธีการตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจแบบเวกเตอร์

คุณสมบัติแอนไอโซทรอปิกของระบบสิ่งมีชีวิตเป็นลักษณะเฉพาะของการจัดระเบียบโครงสร้างทุกระดับตั้งแต่ชีวโมเลกุลไปจนถึงสิ่งมีชีวิตทั้งหมด

Anisotropy อาจเป็นแบบธรรมชาติหรือแบบประดิษฐ์ก็ได้ แอนไอโซโทรปีตามธรรมชาติถูกเปิดเผยโดยโครงสร้างบางส่วนของเนื้อเยื่อปกติของสัตว์ (กล้ามเนื้อ คอลลาเจน เส้นใยยืดหยุ่น กระดูก ไฟบริน คอเลสเตอรอล ฯลฯ) ซึ่งทำให้เกิดการหักเหของแสงเมื่อตรวจด้วยแสงโพลาไรซ์ สารจำนวนหนึ่งที่ปรากฏภายใต้สภาวะทางพยาธิวิทยา (ไฮยาลิน, อะไมลอยด์ ฯลฯ ) ก็มีคุณสมบัติของแอนไอโซโทรปีและดิโครอิซึมเช่นกัน

แอนไอโซโทรปีประดิษฐ์เกิดขึ้นเนื่องจากการเสียรูปทางกล อิทธิพลทางเคมี ฯลฯ

สถานที่พิเศษในพยาธิวิทยาถูกครอบครองโดยสิ่งที่เรียกว่าโรคอ้วนแบบแอนไอโซโทรปิก - การสะสมในเนื้อเยื่อของคอเลสเตอรอลหรือสารประกอบอันเป็นผลมาจากการเผาผลาญไขมัน (คอเลสเตอรอล) ที่บกพร่อง รอบสิ่งสะสมดังกล่าวในเนื้อเยื่อเกี่ยวพันจะเกิดปฏิกิริยาเฉพาะคล้ายกับปฏิกิริยาต่อสิ่งแปลกปลอม

V. V. Serov; V. F. Antonov (ชีวฟิสิกส์)

การแนะนำ

ผลึกเป็นสสารที่เป็นของแข็งที่มีรูปร่างภายนอกตามธรรมชาติของรูปทรงหลายเหลี่ยมสมมาตรปกติตามโครงสร้างภายในของพวกมัน ซึ่งก็คือหนึ่งในการจัดอนุภาคตามปกติที่เฉพาะเจาะจงหลายอย่างที่ประกอบกันเป็นสาร

ฟิสิกส์สถานะของแข็งมีพื้นฐานมาจากแนวคิดเรื่องความเป็นผลึกของสสาร ทฤษฎีทั้งหมดเกี่ยวกับคุณสมบัติทางกายภาพของของแข็งผลึกนั้นขึ้นอยู่กับแนวคิดเรื่องความเป็นคาบที่สมบูรณ์ของโครงผลึก การใช้แนวคิดนี้และแนวคิดที่เป็นผลเกี่ยวกับความสมมาตรและแอนไอโซโทรปีของคริสตัล นักฟิสิกส์ได้พัฒนาทฤษฎีโครงสร้างอิเล็กทรอนิกส์ของของแข็ง ทฤษฎีนี้ทำให้สามารถจำแนกของแข็งได้อย่างเข้มงวด โดยกำหนดประเภทและคุณสมบัติมหภาค อย่างไรก็ตาม ช่วยให้สามารถจำแนกประเภทเฉพาะสารที่ทราบและศึกษาแล้ว และไม่อนุญาตให้มีการกำหนดองค์ประกอบและโครงสร้างของสารใหม่ล่วงหน้า สารที่ซับซ้อนซึ่งจะมีชุดคุณสมบัติที่กำหนด ปัญหาสุดท้ายนี้มีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับการปฏิบัติ เนื่องจากวิธีแก้ปัญหาจะทำให้สามารถสร้างวัสดุสั่งทำพิเศษสำหรับแต่ละกรณีได้ ภายใต้สภาวะภายนอกที่เหมาะสม คุณสมบัติของสารที่เป็นผลึกจะถูกกำหนดโดยองค์ประกอบทางเคมีและประเภทของโครงผลึก การศึกษาการพึ่งพาคุณสมบัติของสารในองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างผลึกมักจะแบ่งออกเป็นขั้นตอนแยกกันดังต่อไปนี้: 1) การศึกษาทั่วไปของผลึกและสถานะผลึกของสสาร 2) การสร้างทฤษฎี พันธะเคมีและการประยุกต์ในการศึกษาสารผลึกประเภทต่างๆ 3) การศึกษารูปแบบทั่วไปของการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของสารผลึกเมื่อองค์ประกอบทางเคมีเปลี่ยนแปลง 4) การจัดตั้งกฎเกณฑ์ที่อนุญาตให้มีการกำหนดล่วงหน้า องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของสารที่มีคุณสมบัติทางกายภาพชุดหนึ่ง

คุณสมบัติพื้นฐานของคริสตัล- แอนไอโซโทรปี, ความสม่ำเสมอ, ความสามารถในการเผาไหม้ได้เองและการมีจุดหลอมเหลวคงที่

แอนไอโซโทรปี

คริสตัลแอนไอโซโทรปีเผาไหม้ตัวเอง

Anisotropy - แสดงออกมาในความจริงที่ว่าคุณสมบัติทางกายภาพของผลึกไม่เหมือนกันในทิศทางที่ต่างกัน ปริมาณทางกายภาพประกอบด้วยพารามิเตอร์ต่อไปนี้: ความแรง ความแข็ง การนำความร้อน ความเร็วแสง การนำไฟฟ้า ตัวอย่างทั่วไปของสารที่มีแอนไอโซโทรปีเด่นชัดคือไมกา แผ่นไมกาคริสตัลไลน์สามารถแยกออกได้ง่ายตามระนาบเท่านั้น ในทิศทางตามขวาง การแยกแผ่นแร่นี้จะยากกว่ามาก

ตัวอย่างของแอนไอโซโทรปีคือผลึกของแร่ธาตุดิสทีน ในทิศทางตามยาว disthene มีความแข็ง 4.5 ในทิศทางตามขวาง - 6 แร่ disthene (Al 2 O) มีความแข็งแตกต่างกันอย่างมากในทิศทางที่ไม่เท่ากัน ตามแนวส่วนขยายนั้น ใบมีดจะเกิดรอยขีดข่วนได้ง่ายในทิศทางตั้งฉากกับส่วนต่อขยาย มีดจะไม่ทิ้งรอยใดๆ ไว้

ข้าว. 1

แร่ Cordierite (Mg 2 Al 3) แร่ธาตุ อลูมิโนซิลิเกตของแมกนีเซียมและเหล็ก คริสตัล Cordierite จะมีสีแตกต่างกันในสามทิศทางที่แตกต่างกัน หากคุณตัดลูกบาศก์ที่มีขอบจากคริสตัลดังกล่าว คุณจะสังเกตเห็นสิ่งต่อไปนี้ ตั้งฉากกับทิศทางเหล่านี้จากนั้นตามแนวทแยงของลูกบาศก์ (จากบนลงบนจะมีสีฟ้าอมเทาในแนวตั้ง - สีฟ้าคราม - น้ำเงินและในทิศทางที่ตัดผ่านลูกบาศก์ - สีเหลือง

ข้าว. 2

ผลึกเกลือแกงรูปทรงลูกบาศก์ จากคริสตัลดังกล่าวสามารถตัดแท่งได้หลายทิศทาง ทั้งสามตั้งฉากกับหน้าของลูกบาศก์ ขนานกับเส้นทแยงมุม

แต่ละตัวอย่างมีความเฉพาะเจาะจงเป็นพิเศษ แต่จากการวิจัยที่แม่นยำ นักวิทยาศาสตร์ได้ข้อสรุปว่าผลึกทั้งหมดเป็นแบบแอนไอโซโทรปิกไม่ทางใดก็ทางหนึ่ง นอกจากนี้ การก่อตัวแบบอสัณฐานที่เป็นของแข็งสามารถเป็นเนื้อเดียวกันและแม้กระทั่งแบบแอนไอโซโทรปิก (เช่น สามารถสังเกตแบบแอนไอโซโทรปีได้เมื่อแก้วถูกยืดหรือบีบอัด) แต่วัตถุอสัณฐานจะไม่สามารถมีรูปร่างหลายแง่มุมได้เองไม่ว่าในสถานการณ์ใดก็ตาม

ข้าว. 3

ตามตัวอย่าง (รูปที่ 1) ของคุณสมบัติแอนไอโซโทรปิกของสารผลึก อันดับแรกเราควรพูดถึงแอนไอโซโทรปีเชิงกล ซึ่งประกอบด้วยสิ่งต่อไปนี้ สารที่เป็นผลึกทั้งหมดไม่ได้แบ่งตัวเท่ากันในทิศทางที่ต่างกัน (ไมกา ยิปซั่ม กราไฟท์ ฯลฯ) สารอสัณฐานแบ่งเท่าๆ กันในทุกทิศทาง เนื่องจากอสัณฐานมีลักษณะเป็นไอโซโทรปี (ความเท่าเทียมกัน) - คุณสมบัติทางกายภาพปรากฏอย่างเท่าเทียมกันในทุกทิศทาง

แอนไอโซโทรปีของการนำความร้อนสามารถสังเกตได้ง่ายในการทดลองง่ายๆ ต่อไปนี้ ทาแว็กซ์สีหลายชั้นลงบนใบหน้าของคริสตัลควอตซ์ แล้วนำเข็มที่จุดไฟแอลกอฮอล์ให้ร้อนไปที่กึ่งกลางของใบหน้า วงกลมขี้ผึ้งที่ละลายที่เกิดขึ้นรอบๆ เข็มจะเป็นรูปทรงวงรีที่ขอบของปริซึมหรือรูปทรงสามเหลี่ยมที่ไม่ปกติบนหน้าด้านใดด้านหนึ่งของหัวคริสตัล บนสารไอโซโทรปิก เช่น แก้ว รูปร่างของขี้ผึ้งที่ละลายจะเป็นวงกลมปกติเสมอ

Anisotropy ยังปรากฏให้เห็นในความจริงที่ว่าเมื่อตัวทำละลายใด ๆ ทำปฏิกิริยากับคริสตัล ความเร็ว ปฏิกิริยาเคมีต่างกันไปในทิศทางที่ต่างกัน เป็นผลให้แต่ละคริสตัลเมื่อละลายจะได้รูปร่างลักษณะเฉพาะของตัวเองในที่สุด

ท้ายที่สุดแล้ว สาเหตุของการเกิดแอนไอโซโทรปีของคริสตัลก็คือเมื่อมีการจัดเรียงไอออน โมเลกุล หรืออะตอมตามลำดับ แรงอันตรกิริยาระหว่างพวกมันและระยะห่างระหว่างอะตอม (รวมถึงปริมาณบางอย่างที่ไม่เกี่ยวข้องโดยตรงกับพวกมัน เช่น การนำไฟฟ้า หรือความสามารถในการโพลาไรซ์) กลับกลายเป็นไม่เท่ากันไปในทิศทางที่ต่างกัน สาเหตุของการเกิดแอนไอโซโทรปีของผลึกโมเลกุลอาจเป็นเพราะความไม่สมมาตรของโมเลกุลของมัน ฉันต้องการทราบว่ากรดอะมิโนทั้งหมดยกเว้นตัวที่ง่ายที่สุด - ไกลซีนนั้นไม่สมมาตร

อนุภาคใดๆ ของคริสตัลมีองค์ประกอบทางเคมีที่กำหนดไว้อย่างเคร่งครัด คุณสมบัติของสารผลึกนี้ใช้เพื่อให้ได้สารเคมี สารบริสุทธิ์- เช่น เมื่อเป็นน้ำแข็ง น้ำทะเลมันสดชื่นและดื่มได้ ทีนี้ลองเดาดูว่าน้ำแข็งทะเลสดหรือเค็ม?

ANISOTROPY (จากภาษากรีก ανισος - ไม่เท่ากันและ...tropy) การขึ้นอยู่กับคุณสมบัติทางกายภาพของสสาร (ทางกล ไฟฟ้า แม่เหล็ก ออปติคัล) ในทิศทาง (ดู Anisotropy แม่เหล็ก, Anisotropy แบบใช้แสง และตัวกลาง Anisotropic ด้วย)

Anisotropy มากที่สุด คุณลักษณะเฉพาะผลึกที่เกี่ยวข้องกับความสมมาตรและแสดงออกมายิ่งแข็งแกร่งมากขึ้น ความสมมาตรของผลึกก็จะยิ่งต่ำลง เมื่อลูกบอลของสารไอโซโทรปิกได้รับความร้อน มันจะขยายตัวอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง กล่าวคือ มันยังคงเป็นลูกบอล บอลของ สารผลึกเมื่อถูกความร้อนก็จะเปลี่ยนรูปร่าง (ภาพ) คุณสมบัติของคริสตัลไม่ใช่ทั้งหมดเป็นแบบแอนไอโซทรอปิก ตัวอย่างเช่น ความหนาแน่นและความจุความร้อนจำเพาะไม่ขึ้นอยู่กับทิศทาง (นั่นคือ ไอโซโทรปิก)

การเปลี่ยนแปลงรูปร่างของลูกบอลของสารผลึก (แสดงด้วยเส้นประ) เมื่อถูกความร้อน: a - ลูกบอลขยายตัวในทิศทางเดียวและหดตัวในอีกทิศทางหนึ่งตั้งฉากกับมัน; 6 - ลูกบอลขยายตัวไม่สม่ำเสมอทั้งสองทิศทาง

แอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติเชิงกลของคริสตัลประกอบด้วยความแตกต่างด้านความแข็ง ความหนืด และความยืดหยุ่นในทิศทางที่ต่างกัน แอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติยืดหยุ่นประเมินโดยค่าหลักของโมดูลัสยืดหยุ่น ผลึกเดี่ยวแบบลูกบาศก์นั้นมีลักษณะเฉพาะด้วยค่าโมดูลัสยืดหยุ่นสามค่าหลัก (ตามสามแกนของลูกบาศก์) สำหรับผลึกที่มีความสมมาตรต่ำกว่า จำเป็นต้องมีความรู้ มากกว่าส่วนประกอบของโมดูลัสยืดหยุ่น แอนไอโซโทรปีของคุณสมบัติคริสตัลหลายอย่างรวมถึงค่าสัมประสิทธิ์ของการขยายตัวทางความร้อนเชิงเส้นและความต้านทานไฟฟ้านั้นมีลักษณะโดยค่าของค่าคงที่ที่สอดคล้องกันตามแกนสมมาตรหลักและตั้งฉากกับมัน

คุณสมบัติแอนไอโซโทรปิกของคริสตัลอธิบายทางคณิตศาสตร์ด้วยเวกเตอร์และเทนเซอร์ ตรงกันข้ามกับคุณสมบัติไอโซโทรปิกที่อธิบายด้วยปริมาณสเกลาร์ ในการระบุปริมาณเวกเตอร์ เช่น แรงแม่เหล็กเฉลี่ยของคริสตัล จำเป็นต้องทราบเส้นโครงของเวกเตอร์สามเส้นบนแกนพิกัด การนำไฟฟ้า การนำความร้อน การซึมผ่านของอิเล็กทริกและแม่เหล็กอธิบายโดยเทนเซอร์สมมาตรอันดับ 2 (ต้องมีความรู้ 6 ส่วนประกอบ)

สาเหตุของแอนไอโซโทรปีของคริสตัลคือการจัดเรียงอนุภาคตามลำดับซึ่งระยะห่างระหว่างอนุภาคข้างเคียงและด้วยเหตุนี้แรงยึดเหนี่ยวระหว่างพวกมันจึงแตกต่างกันในทิศทางที่ต่างกัน แอนไอโซโทรปีของผลึกเหลวมีความสัมพันธ์กับความไม่สมดุลและทิศทางเฉพาะของโมเลกุลเอง วัสดุโพลีคริสตัลไลน์ประกอบด้วย จำนวนมากผลึกเดี่ยวขนาดเล็กที่มีการสุ่มตัวอย่างแบบไอโซทรอปิก Anisotropy ของคุณสมบัติอาจเกิดจากอิทธิพลภายนอกเช่นการหลอมการกลิ้ง ฯลฯ (ดูพื้นผิว)

Anisotropy แพร่หลายในธรรมชาติ ตัวอย่างเช่น แอนไอโซโทรปีเป็นคุณลักษณะในการวินิจฉัยของแร่ธาตุจำนวนหนึ่ง ซึ่งหลายชนิดมีความแข็งต่างกันไปในทิศทางที่ต่างกัน (ไคยาไนต์ เพชร) มีภาวะเยื่อหุ้มปอด (cordierite ทัวร์มาลีน) ความแตกแยก (ไมกา) การรีฟริงเจนซ์ (สปาร์ไอซ์แลนด์) เป็นต้น สิ่งที่เกี่ยวข้องกับแอนไอโซโทรปีคือความเป็นไปได้ในการประมวลผลเพชรด้วยเครื่องมือเพชร ฯลฯ

ดูบทความแร่ด้วย

ชื่อเรื่อง: ผลึกศาสตร์สมัยใหม่. ม. 2524 ต. 1: สมมาตรของคริสตัล

แอนไอโซโทรปี(จากภาษากรีก ánisos - ไม่เท่ากัน และ troros - ทิศทาง) การพึ่งพาคุณสมบัติทางกายภาพของสสาร (เครื่องกล ความร้อน ไฟฟ้า แม่เหล็ก แสง) ในทิศทาง (ตรงข้ามกับ ไอโซโทรปี - ความเป็นอิสระจากคุณสมบัติจากทิศทาง) ตัวอย่าง แอนไอโซโทรปี: แผ่นไมกาสามารถแยกออกเป็นแผ่นบางๆ ได้อย่างง่ายดายตามระนาบที่กำหนดเท่านั้น (ขนานกับระนาบนี้ แรงยึดเกาะระหว่างอนุภาคไมก้าจะเล็กที่สุด) ตัดเนื้อตามเส้นใยได้ง่ายกว่าผ้าฝ้ายฉีกขาดตามด้ายได้ง่าย (ในทิศทางเหล่านี้ความแข็งแรงของผ้าน้อยที่สุด)

เป็นธรรมชาติ แอนไอโซโทรปี- คุณสมบัติที่โดดเด่นที่สุดของคริสตัล เนื่องจากอัตราการเติบโตของผลึกในทิศทางที่แตกต่างกันแตกต่างกัน คริสตัลจึงเติบโตในรูปแบบของรูปทรงหลายเหลี่ยมปกติ: ปริซึมหกเหลี่ยม ควอตซ์ ,หินเกลือก้อน,คริสตัลแปดเหลี่ยม เพชร , ดาวเกล็ดหิมะหลากหลายรูปแบบแต่มักเป็นรูปหกเหลี่ยมเสมอ อย่างไรก็ตาม ไม่ใช่ว่าคุณสมบัติของคริสตัลทั้งหมดจะเป็นแบบแอนไอโซโทรปิก ความหนาแน่นและความร้อนจำเพาะของผลึกทั้งหมดไม่ได้ขึ้นอยู่กับทิศทาง แอนไอโซโทรปีคุณสมบัติทางกายภาพอื่นๆ ของคริสตัลมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับความสมมาตรและจะเด่นชัดกว่าที่ด้านล่าง สมมาตรคริสตัล .

เมื่อลูกบอลของสารไอโซโทรปิกได้รับความร้อน มันจะขยายตัวอย่างสม่ำเสมอในทุกทิศทาง กล่าวคือ มันยังคงเป็นลูกบอล เมื่อถูกความร้อน ลูกบอลคริสตัลจะเปลี่ยนรูปร่าง เช่น จะกลายเป็นทรงรี ( ข้าว. 1 , ก) อาจเกิดขึ้นได้ว่าเมื่อถูกความร้อนลูกบอลจะขยายตัวไปในทิศทางหนึ่งและหดตัวในอีกทิศทางหนึ่ง (ขวางไปยังทิศทางแรก ข้าว. 1 , ข) ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิการขยายตัวเชิงเส้นตามแกนสมมาตรหลักของคริสตัล (a //) และตั้งฉากกับแกนนี้ (a ^) มีขนาดและเครื่องหมายต่างกัน

ตารางที่ 1. - ค่าสัมประสิทธิ์อุณหภูมิของการขยายตัวเชิงเส้นของผลึกบางชนิดตามแกนสมมาตรหลักของคริสตัลและในทิศทางที่ตั้งฉากกับมัน

ความต้านทานไฟฟ้าของคริสตัลแตกต่างกันในทำนองเดียวกันตามแกนหลักของสมมาตร r // และตั้งฉากกับมัน r ^ .

ตารางที่ 2. - ความต้านทานไฟฟ้าของผลึกบางชนิดตามแกนหลักของสมมาตรและตั้งฉากกับมัน (1 โอห์ม ซม = 0,01 โอห์ม ม)

เมื่อแสงแพร่กระจายเป็นผลึกโปร่งใส (ยกเว้นคริสตัลที่มีลูกบาศก์ขัดแตะ) แสงจะสัมผัสได้ การสะท้อนแสงสองทาง และมีโพลาไรซ์ต่างกันไปในทิศทางที่ต่างกัน (ออปติคัล แอนไอโซโทรปี- ในผลึกที่มีโครงตาข่ายหกเหลี่ยม ตรีโกณมิติ และเตตราเหลี่ยม (เช่น ในผลึก ควอตซ์ , ทับทิม และ แคลไซต์ ) การรีฟริงก์จะสูงสุดในทิศทางที่ตั้งฉากกับแกนหลักของสมมาตร และไม่มีอยู่ตามแกนนี้ ความเร็วการแพร่กระจายของแสงในคริสตัล โวลต์หรือดัชนีการหักเหของคริสตัล nต่างกันไปในทิศทางที่ต่างกัน ตัวอย่างเช่น แคลไซต์มีดัชนีการหักเหของแสง แสงที่มองเห็นได้ตามแนวแกนสมมาตร n// และตั้งฉากกับมัน n^ เท่ากัน: n// = 1.64 และ n ^ = 1.58; สำหรับควอตซ์: n // = 1,53,n ^ = 1,54.

เครื่องกล แอนไอโซโทรปีประกอบด้วยความแตกต่างในคุณสมบัติทางกล - ความแข็งแรง, ความแข็ง, ความหนืด, ความยืดหยุ่น - ในทิศทางที่ต่างกัน ยืดหยุ่นเชิงปริมาณ แอนไอโซโทรปีประเมินจากผลต่างสูงสุด โมดูลัสยืดหยุ่น - ดังนั้น สำหรับโลหะโพลีคริสตัลไลน์ที่มีลูกบาศก์ขัดแตะ อัตราส่วนของโมดูลัสยืดหยุ่นตามขอบและแนวทแยงของลูกบาศก์สำหรับเหล็กคือ 2.5 สำหรับตะกั่ว 3.85 สำหรับเบต้าทองเหลือง 8.7 ผลึกเดี่ยวลูกบาศก์มีค่าสามค่าหลักของโมดูลัสยืดหยุ่น (ตารางที่ 3)

ตารางที่ 3. - ค่าหลักของโมดูลัสยืดหยุ่นของผลึกลูกบาศก์บางส่วน

ในทางคณิตศาสตร์ คุณสมบัติแอนไอโซทรอปิกของคริสตัลมีลักษณะเฉพาะ เวกเตอร์ และ เทนเซอร์ ตรงกันข้ามกับคุณสมบัติไอโซโทรปิก (เช่น ความหนาแน่น) ซึ่งอธิบายด้วยปริมาณสเกลาร์ ตัวอย่างเช่น ค่าสัมประสิทธิ์ของเอฟเฟกต์ไพโรอิเล็กทริก (ดู ไพโรไฟฟ้า ) เป็นเวกเตอร์ ความต้านทานไฟฟ้า, การอนุญาต , การซึมผ่านของแม่เหล็ก และ การนำความร้อน - เทนเซอร์อันดับสอง ค่าสัมประสิทธิ์ของเอฟเฟกต์เพียโซอิเล็กทริก (ดู เพียโซอิเล็กทริก ) - เทนเซอร์อันดับสาม ความยืดหยุ่น - เทนเซอร์ของอันดับที่สี่ แอนไอโซโทรปีแสดงภาพกราฟิกโดยใช้พื้นผิวดัชนี (ตัวชี้วัด): จากจุดหนึ่งในทุกทิศทางจะมีการลงจุดส่วนที่สอดคล้องกับค่าคงที่ในทิศทางนี้ ส่วนปลายของส่วนเหล่านี้สร้างพื้นผิวดัชนี ( ข้าว. 2-5 ).

วัสดุโพลีคริสตัลไลน์ ( โลหะ , โลหะผสม ) ประกอบด้วยเม็ดผลึกจำนวนมาก ( ผลึก ) มุ่งเน้นแบบสุ่ม โดยทั่วไปมีไอโซโทรปิกหรือเกือบเป็นไอโซโทรปิก แอนไอโซโทรปีคุณสมบัติของวัสดุโพลีคริสตัลไลน์จะปรากฏออกมาหากเป็นผลมาจากการประมวลผล ( การหลอม , กลิ้ง ฯลฯ) โดยจะสร้างการวางแนวพิเศษของผลึกแต่ละชนิดในทิศทางที่กำหนด (พื้นผิว) ดังนั้นเมื่อทำการรีดเหล็กแผ่น เม็ดโลหะจะถูกวางตัวในทิศทางการรีด ส่งผลให้ แอนไอโซโทรปี(คุณสมบัติทางกลเป็นหลัก) เช่น สำหรับเหล็กแผ่นรีด ความแข็งแรงของผลผลิต ความหนืด การยืดตัวที่จุดขาด ตามแนวและข้ามทิศทางการกลิ้งจะแตกต่างกัน 15-20% (มากถึง 65%)

สาเหตุเป็นเรื่องธรรมชาติ แอนไอโซโทรปีคือการจัดเรียงอนุภาคในผลึกตามลำดับ ซึ่งระยะห่างระหว่างอนุภาคข้างเคียงและแรงยึดเกาะระหว่างอนุภาคจึงแตกต่างกันในทิศทางที่ต่างกัน (ดู คริสตัล ). แอนไอโซโทรปีอาจเกิดจากความไม่สมมาตรและการวางแนวของโมเลกุลด้วย สิ่งนี้อธิบายธรรมชาติ แอนไอโซโทรปีโดยเฉพาะของเหลวบางชนิด แอนไอโซโทรปี ผลึกเหลว - อย่างหลังมีการหักเหของแสง แม้ว่าคุณสมบัติอื่นๆ ส่วนใหญ่จะเป็นแบบไอโซโทรปิก เช่นเดียวกับของเหลวธรรมดาก็ตาม

แอนไอโซโทรปีนอกจากนี้ยังพบได้ในสารที่ไม่ใช่ผลึกบางชนิดที่มีพื้นผิวตามธรรมชาติหรือเทียม (ไม้ ฯลฯ) ตัวอย่างเช่น ไม้อัดหรือไม้อัด เนื่องจากมีโครงสร้างเป็นชั้น จึงอาจมีคุณสมบัติเพียโซอิเล็กทริก เช่น คริสตัล ด้วยการรวมใยแก้วเข้ากับพลาสติก จึงเป็นไปได้ที่จะได้วัสดุแผ่นแอนไอโซทรอปิกที่มีความต้านทานแรงดึงสูงถึง 100 กิโลกรัมเอฟ/มม 2. เทียม แอนไอโซโทรปีสามารถรับได้โดยการสร้างการกระจายตัวของความเค้นเชิงกลที่กำหนดในวัสดุไอโซโทรปิกเริ่มแรก ตัวอย่างเช่นเมื่อกระจกเทมเปอร์คุณสามารถเข้าไปได้ แอนไอโซโทรปีซึ่งนำมาซึ่งการเสริมความแข็งแกร่งให้กับกระจก

แสงประดิษฐ์ แอนไอโซโทรปีเกิดขึ้นในผลึกและในตัวกลางไอโซโทรปิกภายใต้อิทธิพลของสนามไฟฟ้า (ดู เอฟเฟกต์แสงไฟฟ้า ในคริสตัล ปรากฏการณ์เคอร์ ในของเหลว) สนามแม่เหล็ก(ซม. เอฟเฟกต์ Cotton-Mouton ) ผลกระทบทางกล (ดู. ความยืดหยุ่นของแสง ).

ม.ป. ชาสโคลสกายา

แอนไอโซโทรปียังแพร่หลายในสัตว์ป่าอีกด้วย ออปติคัล แอนไอโซโทรปีพบในเนื้อเยื่อของสัตว์บางชนิด (กล้ามเนื้อ กระดูก) ดังนั้น, ไมโอไฟบริลส์ เส้นใยกล้ามเนื้อลายขวางภายใต้กล้องจุลทรรศน์ดูเหมือนจะประกอบด้วยบริเวณที่มีแสงสว่างและความมืด เมื่อตรวจสอบภายใต้แสงโพลาไรซ์ จานสีเข้มเหล่านี้ เช่น กล้ามเนื้อเรียบและโครงสร้างกระดูกบางส่วน จะมีการรีฟริงก์ กล่าวคือ พวกมันเป็นแบบแอนไอโซโทรปิก

ในพฤกษศาสตร์ แอนไอโซโทรปีคือความสามารถของอวัยวะต่าง ๆ ของพืชชนิดเดียวกันในการดำรงตำแหน่งที่แตกต่างกันภายใต้อิทธิพลของปัจจัยที่เหมือนกัน สภาพแวดล้อมภายนอก- ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้แสงด้านเดียว ยอดของหน่อจะโค้งงอไปทางแสง และใบมีดจะตั้งฉากกับทิศทางของรังสี

ข้าว. รูปที่ 4 ส่วนของพื้นผิวของโมดูลัสแรงบิด (a) และโมดูลัสของยัง (b) ของคริสตัลควอตซ์ ภาพตัดขวางของพื้นผิวของสัมประสิทธิ์เพียโซอิเล็กทริกในหน่วยควอตซ์ (c)

บทความเกี่ยวกับคำว่า " แอนไอโซโทรปี"ถึงบอลชอย สารานุกรมโซเวียตมีการอ่าน 21507 ครั้ง