Nahordnung und Fernordnung

Nahordnung ist eine nur in der Nähe eines Bezugsteilchens regelmäßige Gruppierung der Teilchen. Mit der Entfernung kann die Ordnung jedoch abnehmen, das gilt beispielsweise für ein Molekül in einer Flüssigkeit oder ein Atom in einem amorphen Festkörper. Zur Beschreibung der Ordnung werden hauptsächlich die Bindungslängen und -winkel zu den nächsten Nachbarn verwendet.

Den Idealfall einer reinen Nahordnung finden wir in Flüssigkeiten, bei der die Teilchenabstände (Atom- oder Molekülabstände) konstant sind und die Bindungswinkel stark schwanken. Zum übernächsten Nachbarn gibt es nahezu keine Korrelation der Bindungswinkel mehr.

In der Natur tritt das gesamte Spektrum von Materialien zwischen reiner Nahordnung und Fernordnung auf.

Als Fernordnung bezeichnet man die regelmäßige und periodische Anordnung („bis in die Ferne“) von Molekülen oder Atomen in einem kristallinen Festkörper, insbesondere in intermetallischen Phasen.

Festkörper ohne Fernordnung, wie Glas und unterkühlte Schmelze, bezeichnet man als amorphe Festkörper. Sie verfügen nur über eine Nahordnung, ebenso wie Flüssigkeiten.

Der Aufbau realer Kristalle weicht an vielen Stellen von einer idealen Fernordnung ab. Reale Kristalle – auch Kristallite genannt – enthalten also eine Vielzahl von Kristallfehlern, ohne dabei den Charakter der Fernordnung zu verlieren.

Siehe auch Überstruktur.

Nahordnung und Fernordnung lassen sich wie folgt beschreiben durch den Typ der Korrelationsfunktion ${\displaystyle G}$ (Zusammenhang der betrachteten Ordnungsparameter ${\displaystyle \alpha }$ mit den Teilchenabständen ${\displaystyle r}$):

Ordnung	Korrelationsfunktion
Fernordnung bzw. langreichweitig	${\displaystyle \lim _{r\to \infty }G({\vec {r}})\propto const.}$
Quasi-Fernordnung bzw. quasi-langreichweitig	algebraisch: ${\displaystyle G({\vec {r}})\propto r^{-\alpha }}$
Nahordnung bzw. kurzreichweitig	exponentiell: ${\displaystyle G({\vec {r}})\propto e^{-r/\xi }}$

mit der Korrelationslänge ${\displaystyle \xi }$.

1. Ludwig Bergmann, Rainer Kassing, Clemens Schaefer, mit Stefan Blügel: Lehrbuch der Experimentalphysik 6. Festkörper. Walter de Gruyter, 2005, ISBN 978-3-11-017485-4, S. 691 (google.de).