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전경 (재료과학)

전경

전경(轉慶, 영어: disclination, 디스클리네이션)은 결정 구조를 갖는 물질 내에서 회전대칭이 깨진 선 결함(line defect)을 말한다. 이는 결정 내의 전위(dislocation)와 유사한 개념으로, 결정의 병진대칭성이 깨진 전위와 달리 회전대칭성이 깨진 결함에 해당한다.

용어의 기원은 1907년 비토 볼테라(Vito Volterra)가 쐐기형 전경(wedge disclination)의 탄성 변형에 대한 분석을 제시한 데서 시작되었다. 이후 프레데릭 찰스 프랭크(Frederick Charles Frank)가 액정(liquid crystal)에 관한 논의에서 '디스인클리네이션(disinclination)'이라는 용어를 처음 사용하였고, 이후 현재의 '디스클리네이션(disclination)'으로 정착되었다. 존 D. 에셜비(John D. Eshelby)는 전경과 전위 사이에 밀접한 연관성이 있으며, 전위의 이동이 전경의 위치를 변화시킬 수 있음을 지적하였다.

전경은 프랭크 벡터(Frank vector)라고 불리는 각도 벡터로 특성화된다. 프랭크 벡터와 전경 선이 평행한 경우 쐐기형 전경(wedge disclination), 수직인 경우 비틀림형 전경(twist disclination)으로 구분된다. 쐐기형 전경은 십면체 나노입자(decahedral nanoparticle)에서 흔히 관찰된다.

2차원에서는 전경과 전위가 3차원과 달리 점 결함(point defect)으로 작용한다. 2차원 결정에서 각 입자는 여섯 개의 최인접 이웃을 가지는 육방정계 구조를 이루는데, 국부적인 변형이나 뒤틀림에 의해 배위수 5 또는 7을 갖는 구조가 나타날 수 있다. 5겹과 7겹의 배위수를 갖는 전경은 쌍으로만 생성되며, 이들이 결합된 쌍이 전위(dislocation)를 이룬다. 다수의 전위가 열적으로 해리되어 고립된 전경으로 분리되면 2차원 입자 단층은 등방성 유체로 상전이한다. 이러한 메커니즘은 KTHNY 이론(Kosterlitz–Thouless–Halperin–Nelson–Young theory)에서 2차원 결정의 용융(melting)을 설명하는 핵심 개념이다.

전경은 액정, 십면체 또는 이십면체 대칭을 갖는 나노입자, 탄성 변형된 재료 등 다양한 물질에서 관찰된다.

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