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本帖最后由 sunsong7 于 2011-10-6 15:56 编辑
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【转载】+ g# F7 G$ v7 Z9 j& U8 T+ \
准晶体( quasicrystal)
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# G A5 F+ e( ?* \) D 准晶体,亦称为拟晶,是一种介于晶体和非晶体之间的固体。在准晶的原子排列中,其结构是长程有序的,这一点和晶体相似;但是准晶不具备平移对称性,这一点又和晶体不同。普通晶体具有的是二次、三次、四次或六次旋转对称性,但是准晶的布拉格衍射图具有其他的对称性,例如五次对称性或者更高的六次以上对称性。( u* z& D" {: q5 f
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获得2011年诺贝尔化学奖的丹·舍特曼是第一个正式报道发现了准晶的人。1984年他和以色列理工学院的同事们在快速冷却的铝锰合金中发现了一种新的金属相,其电子衍射斑具有明显的五次对称性。这篇文章发表于物理评论通讯(Physical Review Letters)上。
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20世纪80年代初以前,科学界对固态物质的认识仅限于晶体与非晶体,而随着谢赫特曼的一次偶然发现,固体物质中一种“反常”的原子排列方式跳入科学家的眼界。从此,这种徘徊在晶体与非晶体之间的“另类”物质闯入了固体家族,并被命名为准晶体。5 d" j+ z! p2 o" O
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关于这种长程有序的结构,数学家在1960年代就推测出了这种对称模型。但是直到快20年后这种理论上的结构才和准晶的研究联系起来。
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根据固态物质构成的原子排列规律,晶体内原子应呈现周期性对称有序排列,非晶体内原子呈无序排列。1982年4月8日,谢赫特曼在铝锰合金冷冻固化实验中首次观察到合金中的原子以一种非周期性的有序排列方式组合,具有这种原子排列方式的固体在当时理论下是不可能存在的。/ F& Y* g( ]" H4 ^" Q# z G3 M) n
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准晶体是其中原子的排列存在5次和6次以上对称轴的一种特殊的晶体。它既不同于非晶体,也不同于真正完整的晶体。晶体为具有平移对称的固体,即整个晶体中原子的排列都是很规则。三维晶体不可能具有5次和6次以上的对称轴,此点可由晶体学限制定理证明。而非晶体是短程有序、长程无序的固体,即在小范围内原子的排列是规则(有序)的,但在大范围内是不规则(无序)的。* S5 B! y/ o9 ~& `7 ?
! I* r5 {5 W) y 由于原子排列不具周期性,准晶体材料硬度很高,同时具有一定弹性,不易损伤,低摩擦系数、低表面能、低传热性、不粘性、耐蚀耐热和耐磨等特点。鉴于其“强化”特性,准晶体材料可应用于制造眼外科手术微细针头、刀刃等硬度较高的工具。此外,准晶体材料无黏着力并且导热性较差,其应用范围还包括制造不粘锅具、柴油发动机等,应用前景广阔。
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# O2 a$ Y/ y- g& T 在实际生活中,准晶体早已被开发为有用的材料。像我们最常见的不粘锅炊具,因为准晶材料具有耐蚀耐磨等特点,用于不粘锅表面更抗腐。在隔热性能方面,相比泡沫、纤维、金、银、镍、铝箔等传统隔热材料,准晶体具有密度小、耐蚀和耐氧化的优点,在航空和汽车工业的发动机等部件中,有非常大的应用价值。
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3 T4 [# L: D8 C4 g" q 以前,航空航天工业中,飞机座舱和驾驶舱内常用泡沫塑料、超细玻璃棉、高硅氧棉等材料,而现在,科学家们正研究用准晶体材料来替代这些传统材料。此外,准晶体还被用作太阳能工业薄膜材料。因为准晶体具有特殊的光学性能(高的红外传导率)和足够的热稳定性(抗氧化及扩散稳定性),可应用于太阳热能工业。
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此外,准晶体材料还可以作为结构材料增强相的应用、储氢材料、半导体材料以及热致发电材料等。目前各国化学家也正在研究准晶体材料在真空镀膜、离子注入、激光处理、电子轰击、电镀等方法制备准晶膜的应用。我国在准晶的基础研究方面,也走在世界前列,尤其是在准晶增强基复合材料的研究、准晶粉末的制备在全世界也具有优势。! ^$ r# ^, a# s
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http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%87%86%E6%99%B6%E4%BD%93
2 e2 Q) K% B% X7 K, K+ whttp://news.sciencenet.cn/htmlnews/2011/10/253461.shtm?id=253461+ R+ J" L+ w. x1 n
http://news.163.com/11/1006/04/7FLFHEFA00014AED.html% C& D2 n; w$ L& U" a! D
& ~9 e& m6 d. [: ]( \" c( g7 d老狼语:准晶体距离生命(非周期性晶体 nonperiodic crystalline)仅有一步之遥 |
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