Cấu trúc quy mô nguyên tử
Hàm phân phối xuyên tâm
Sự vắng mặt của trật tự tầm xa là đặc điểm xác định của sự sắp xếp nguyên tử trong chất rắn vô định hình. Tuy nhiên, do không có kính trong các hàng dài song song và các mặt phẳng song song phẳng của các nguyên tử, nên rất khó xác định chi tiết về sự sắp xếp nguyên tử với các kỹ thuật thăm dò cấu trúc (như nhiễu xạ tia X) rất thành công đối với các tinh thể. Đối với kính, thông tin thu được từ các thí nghiệm thăm dò cấu trúc như vậy được chứa trong một đường cong gọi là hàm phân phối hướng tâm (RDF).
Hình 6 cho thấy sự so sánh giữa các RDF được xác định bằng thực nghiệm của các dạng Germanium tinh thể và vô định hình, một chất bán dẫn nguyên tố tương tự như silicon. Đường cong nặng có nhãn a-Ge tương ứng với Germanium vô định hình; đường cong ánh sáng có nhãn c-Ge tương ứng với gecmani tinh thể. Tầm quan trọng của RDF là nó đưa ra xác suất các nguyên tử lân cận được đặt ở các khoảng cách khác nhau từ một nguyên tử trung bình. Trục hoành trong hình chỉ định khoảng cách từ một nguyên tử nhất định; trục tung tỷ lệ thuận với số lượng nguyên tử trung bình được tìm thấy ở mỗi khoảng cách. (Thang đo khoảng cách được biểu thị bằng đơn vị angstrom; một angstrom bằng 10 -8 cm.) Đường cong cho Germanium tinh thể hiển thị các đỉnh sắc nét trên phạm vi đầy đủ được hiển thị, tương ứng với vỏ được xác định rõ của các nguyên tử lân cận ở khoảng cách cụ thể, phát sinh từ sự đều đặn tầm xa của sự sắp xếp nguyên tử của tinh thể. Germanium vô định hình thể hiện một đỉnh cực gần tương ứng với các nguyên tử lân cận gần nhất (có bốn lân cận gần nhất ở cả c-Ge và a-Ge), nhưng ở khoảng cách lớn hơn, các đường nhấp nhô trong đường cong RDF bị rửa trôi do thiếu trật tự tầm xa. Đỉnh đầu tiên, sắc nét, lân cận gần nhất trong a-Ge giống hệt với đỉnh tương ứng trong c-Ge, cho thấy thứ tự tầm ngắn ở dạng vô định hình của Germanium rắn cũng được xác định rõ như ở dạng tinh thể.
Hình dạng chi tiết của đường cong RDF a-Ge của Hình 6 là đầu vào được sử dụng trong nhiệm vụ khó khăn là phát triển một mô hình cho sự sắp xếp nguyên tử trong tiếng Đức vô định hình. Quy trình thông thường là xây dựng một mô hình của cấu trúc và sau đó tính toán từ các vị trí nguyên tử của mô hình một đường cong RDF lý thuyết. RDF được tính toán này sau đó được so sánh với đường cong thử nghiệm (cung cấp thử nghiệm dứt khoát về tính hợp lệ của mô hình). Các tinh chỉnh có sự trợ giúp của máy tính sau đó được thực hiện trong mô hình nhằm cải thiện sự thỏa thuận giữa RDF lý thuyết phụ thuộc vào mô hình và RDF được quan sát thực nghiệm. Chương trình này đã được thực hiện thành công đối với nhiều chất rắn vô định hình, vì vậy hiện nay có nhiều thông tin về cấu trúc quy mô nguyên tử của chúng. Tuy nhiên, trái ngược với thông tin đầy đủ về tinh thể, kiến thức về cấu trúc của kính vẫn chứa những khoảng trống.
