ΧΗΜΕΙΑ ΑΤΕΛΕΙΩΝ ΚΑΙ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΣΕ ΚΡΥΣΤΑΛΛΙΚΕΣ ΕΝΩΣΕΙΣ

Σχεδόν το σύνολο των εφαρμογών των προηγμένων ανόργανων κρυσταλλικών υλικών στηρίζεται, αν όχι κατ’ αποκλειστικότητα τότε σε μεγάλο βαθμό, στις ιδιότητες μεταφοράς που αυτά παρουσιάζουν. Αλλοτε πρόκειται για διάχυση ή εξαναγκασμένη μεταφορά ιόντων, άλλοτε για μεταφορά ηλεκτρονίων ή οπών. Ιδιότητες όπως ο συντελεστής διάχυσης, η ιοντική ή ηλεκτρονιακή αγωγιμότητα βρίσκονται στη βάση της λειτουργίας πολλών διατάξεων αγωγών, αντιστάσεων, αισθητήρων, κυψελών καυσίμου, μπαταριών, αντλιών Οξυγόνου και άλλων. Αντίστοιχα, η συμπεριφορά των υλικών σε φυσικές και χημικές διεργασίες [π.χ. πυροσυσσωμάτωση, ρόφηση, (φωτο-)κατάλυση] εξαρτάται άμεσα από τις ιδιότητες μεταφοράς που εμφανίζουν.

Τα κρυσταλλικά υλικά θα ήταν παντελώς αδιάφορα για όλες τις παραπάνω εφαρμογές εάν η δομή τους ήταν τέλεια και προσομοίαζε σε αυτήν των κρυστάλλων αναφοράς. Το γεγονός ότι εμφανίζουν μια μεγάλη ποικιλομορφία ιδιοτήτων στη μεταφορά ιόντων και ηλεκτρονίων ή οπών οφείλεται στις ενδογενείς ή εξωγενείς σημειακές ατέλειες που υπάρχουν στη δομή τους, δηλαδή στις αποκλίσεις που εμφανίζουν από τις αντίστοιχες ιδανικές δομές αναφοράς.

Το παρόν σύγγραμμα αποτελείται από δύο μέρη. Στο πρώτο μέρος (Κεφάλαια 2–13) επιχειρείται μια, κατά το δυνατόν λεπτομερής, αναφορά στη χημεία ατελειών των υλικών, τις αποκλίσεις από τη στοιχειομετρία καθώς και τις συνθήκες (θερμοκρασία, δραστικότητα αμετάλλου, εξωγενείς προσμίξεις) που τις καθορίζουν. Στο δεύτερο μέρος (Κεφάλαια 14–20) αναδεικνύεται ο ρόλος της χημείας ατελειών στην ερμηνεία των φαινομένων και ιδιοτήτων μεταφοράς των υλικών με έμφαση στις διεργασίες διάχυσης, πυροσυσσωμάτωσης, ηλεκτρονιακής αγωγιμότητας, ιοντικής αγωγιμότητας και κατάλυσης.