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<p><b>Neue Seite</b></p><div>{{Dieser Artikel|behandelt den Kristalldefekt. Siehe auch: [[Leerzeichen]], [[Leerstelle (Literatur)]] bzw. [[Lehrstelle]].}}<br />
[[Datei:Leerstelle.png|mini|Schematische Darstellung der Leerstellenbildung an einer Oberfläche]]<br />
Eine '''Leerstelle''' (englisch ''vacancy'') ist in der [[Kristallographie]] ein Platz in der regelmäßigen Anordnung von [[Atom]]en, [[Ion]]en oder [[Molekül]]en im [[Kristallgitter]], der unbesetzt ist. Leerstellen entstehen bei der Bildung des Kristalls selbst, können aber auch nachträglich in den Kristall eingebracht werden, beispielsweise durch [[Temperatur]]änderungen oder durch Bestrahlung (zum Beispiel mit [[Radioaktivität|radioaktiver Strahlung]]).<br />
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Durch die Leerstelle wird die perfekte [[Translationssymmetrie]] im Kristall gebrochen. Leerstellen gehören deshalb zu den ''Kristalldefekten'' ([[Gitterfehler]]). Genauer gesagt handelt es sich um [[Punktdefekt]]e, weil nur punktuelle Veränderungen im Kristall auftreten (im Gegensatz zu [[Versetzung (Materialwissenschaft)|Versetzungen]], [[Korngrenze]]n und [[Stapelfehler]]n).<br />
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Da [[Ionenkristall]]e zur [[Elektrische Ladung|Ladungs]]<nowiki></nowiki>neutralität gezwungen sind, kann es hier nicht zu einem Einzeldefekt kommen.<br />
Stattdessen können Leerstellen in Ionenkristallen durch [[Schottky-Defekt]]e oder [[Frenkel-Defekt]]e entstehen.<br />
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== Physikalische Wirkungen ==<br />
Leerstellen können die physikalischen Eigenschaften eines Kristalls stark verändern. So ist z. B. vollständig besetztes [[Yttrium-Barium-Kupferoxid]] (YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>8</sub>) ein normales Perowskit ohne Besonderheiten. Gibt es aber Leerstellen (YBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>7-x</sub>), so wird daraus ein [[Hochtemperatursupraleitung|Hochtemperatursupraleiter]].<br />
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Bei der [[Diffusion]] von [[Substitutionsatom|Substitutionsatomen]], also Kristalldefekten, bei denen auf einem Gitterplatz ein Fremdatom sitzt, spielen Leerstellen eine entscheidende Rolle: Die Substituenten bewegen sich primär auf freie Leerstellen und diffundieren so stochastisch durch das Gitter<ref>{{Literatur |Autor=Siegfried Hunklinger, Christian Enss |Titel=Festkörperphysik |Verlag=De Gruyter Oldenbourg |Ort=Boston |Datum=2023 |ISBN=978-3-11-102708-1 |Kapitel=5.1 Punktdefekte}}</ref><ref>{{Internetquelle |url=http://web.tf.uni-kiel.de/matwis/amat/mw1_ge/index.html |titel=Einführung in die Materialwissenschaft I |abruf=2026-01-21}}</ref>.<br />
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== Historisches ==<br />
Die Existenz von Leerstellen war bis zur Mitte des 20.&nbsp;Jahrhunderts unbestätigt und umstritten. Erst nach [[Ernest Kirkendall]]s Veröffentlichung von&nbsp;1947,<ref>{{Literatur | Autor=E. O. Kirkendall | Titel=Diffusion of zinc in alpha brass | Sammelwerk=AIME TRANS | Band=147 | Jahr=1942 |Seiten=104–109}}</ref><ref>{{Literatur | Autor=A. D Smigelskas, E. O Kirkendall | Titel=Zinc diffusion in alpha brass | Sammelwerk=Trans. AIME | Band=171 | Jahr=1947 | Seiten=130–142}}</ref> die den heute nach [[Kirkendall-Effekt|Kirkendall benannten Effekt]] beschrieb, wurde die Fachwelt darauf aufmerksam, dass dieser mit [[Diffusion]]s<nowiki></nowiki>mechanismen ohne Leerstellen nur schwer zu vereinbaren ist. Ab&nbsp;1950 begann sich dann die Erkenntnis durchzusetzen, dass Leerstellen zur Erklärung der Diffusion unverzichtbar sind und dass sie eine bedeutende Rolle in Festkörpern spielen können.<br />
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== Nachweis ==<br />
Der Nachweis von Leerstellen und die Bestimmung ihrer Konzentration ist u.&nbsp;a. mit Hilfe der Bestimmung der [[Lebensdauer (Physik)|Lebensdauer]] von [[Positron]]en möglich. Diese diffundieren durch den Kristall und suchen nach Leerstellen, in denen sie sich bedingt durch das [[Potential (Physik)|Potential]] bevorzugt aufhalten: da in solchen Leerstellen die [[Elektronendichte]] niedriger ist als im umgebenden Kristall, wird dort die Lebensdauer der Positronen nämlich verlängert. Mit Hilfe der Messung der emittierten Strahlung kann also der Ort der Leerstelle bestimmt und durch die Lebensdauermessung die Größe der Leerstelle abgeschätzt werden.<br />
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Eine weitere sehr weit verbreitete Methode stellt die [[Ätzen|Ätzungsmethode]] dar. Dabei wird das Schliffbild eines Kristalls geätzt und die [[Versetzung (Materialwissenschaft)|Versetzung]]en treten an der Oberfläche als charakteristische Lücken auf. Da sich je nach Ebene, auf die die Ätzung angewandt wird, unterschiedlich geformte Lücken ergeben, kann man anhand dieses Verfahrens die [[Kristallorientierung|Orientierung des Kristalls]] feststellen.<br />
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== Weblinks ==<br />
{{Commonscat|Vacancy defects in crystals|Leerstelle}}<br />
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== Einzelnachweise ==<br />
<references /><br />
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[[Kategorie:Gitterfehler]]</div>imported>YMS