Аморфность — понятие и проявления¶

Аморфность (от др.-греч. ἄμορφος — «безформенный», «не имеющий формы») — отсутствие упорядоченной внутренней структуры и чётко определённой формы; свойство вещества, материала или объекта, при котором элементарные структурные единицы расположены неупорядоченно, без дальнего порядка. Термин применяется в физике, химии, материаловедении, биологии, информатике и философии, обозначая в каждом случае противоположность кристалличности или строгой структурной организации.

¶Аморфные твёрдые тела

В физике твёрдого тела аморфным называют состояние вещества, в котором атомы или молекулы не образуют периодической кристаллической решётки. В отличие от кристаллов, упорядоченных на дальних дистанциях, аморфные тела обладают лишь ближним порядком: соседние атомы расположены на сравнительно определённых расстояниях, но ориентация и дальние связи хаотичны. Классическим примером является стекло — быстрозамерзшая расплавленная силикатная система, которая при охлаждении не успевает упаковаться в кристаллическую решётку.

Формально аморфное состояние относят к метастабильному: оно не является равновесным, но переход в кристаллическое состояние может быть кинетически затруднён настолько, что материал остаётся аморфным практически неограниченно долго. При нагреве аморфное тело переходит в вязкое состояние в интервале температур, определяемом как стеклование, а при длительном выдержке может происходить дегазерация — выделение кристаллических включений.

¶Свойства

Аморфные тела изотропны: их физические свойства (прочность, теплопроводность, показатель преломления) одинаковы во всех направлениях, тогда как кристаллы анизотропны. Температура плавления у аморфных веществ не имеет чёткой точки — вместо неё наблюдается постепенное размягчение. Механическая прочность аморфных сплавов (металлических стёкол) часто превышает прочность их кристаллических аналогов.

¶Получение

Основные методы получения аморфных тел:

• сверхбыстрое охлаждение расплава (закалка на охлаждённой подложке, катализация);
• напыление из газовой фазы (катодное распыление, химическое осаждение);
• ионная бомбардировка;
• механическое легирование (высокоэнергетическое измельчение).

¶Аморфные полимеры

В полимерной химии аморфностью обладают большинство термопластов — полимеров, макромолекулы которых не упаковываются в упорядоченные кристаллиты. Полимерные цепи спутаны в «клубок», образуя аморфные области, чередующиеся с участками частичного порядка. Степень кристалличности полимера определяется его химическим строением, скоростью охлаждения и обработкой. Полиэтилен низкой плотности, полистирол, поликарбонат и большинство сополимеров относятся к аморфным полимерам, тогда как полиэтилен высокой плотности и полипропилен кристаллизуются существенно в большей степени.

¶Аморфность в химии

В химии аморфными называют вещества, не обладающие кристаллической структурой: осадки, получаемые из растворов (гидроксиды, сульфиды), некоторые оксиды (аморфный кремнезём SiO₂, используемый как адсорбент и наполнитель), активированный уголь. Аморфный кремнезём — основа тонкой хроматографии и важный катализатор в нефтепереработке.

¶Аморфность в биологии

В биологии аморфным называют вещество без видимой структуры или клеточные компоненты, не имеющие постоянной формы. Примеры: аморфный цитоплазматический матрикс, аморфные включения (гранулы гликогена, липофусцин). Термин также используется для обозначения организмов без постоянной формы — например, аморфная амёба, меняющая очертания псевдоподиями.

¶Аморфность в информатике

В теории вычислительных систем аморфным называют параллельный вычислительный подход, при котором нет жёстко заданной топологии взаимодействия процессов: каждая задача может работать с любым узлом системы, а распределение данных и вычислений определяется динамически. Аморфные архитектуры противопоставляются традиционным суперкомпьютерам с фиксированной сетью (решёткой, деревом). Примером аморфной системы является проект D-Wave (квантовые процессоры с гибкой связью).

¶Аморфность в философии и лингвистике

В философии аморфность — свойство первичной материи, не имеющей собственной формы (понятие восходит к «беспредельному» Анаксимандра и материи Аристотеля, получающей форму через «энтелехию»). В лингвистике аморфностью обозначают отсутствие у слова или морфемы внутренней структуры: аморфными называют неразложимые корни и нулевые аффиксы.

¶См. также

• Кристалличность
• Стекло
• Метастабильное состояние
• Полимерная кристаллизация

¶Источники

• Френкель Я. И. «Кинетическая теория жидкостей» — Л.: Наука, 1975.
• Захаров В. П., Кабанов Н. А. «Физика аморфных тел» — М.: Наука, 1982.
• Кулешов В. Н. «Структура и свойства аморфных сплавов» — М.: Металлургия, 1992.
• Губанов А. И. «Физика аморфных полимеров» — М.: Наука, 1978.