Зміст
Введення
. Структура квазікристалів
.1 Трансляції і кристалічні решітки
.2 Типи кристалічних граток
. Особливості структури квазікристалів і властивостей
.1 Історія відкриття квазікристалів
.2 Особливості структури
.3 Властивості квазікристалів
.4 Застосування
Висновки
Перелік посилань
Введення
Створення нових багатофункціональних матеріалів з незвичайними властивостями є завданням і характерною рисою сучасної науки і техніки. Кінець ХХ-століття був ознаменований відкриттям високотемпературних провідників, фулерон, нанотрубок і квазікристалів. Квазікристали (КК) являють собою новий клас матеріалів, які характеризуються далеким порядком в розташуванні атомів і симетрією, яка заборонена класичної кристаллографией кристалів. Відкриття квазікристалів поставило принципові питання про організацію, стабільності і властивостей конденсованого стану матеріалів. Дослідження квазікристалів істотно розвинули уявлення про кластерну періодичну структуру, дали суттєвий поштовх розвитку n-мірної кристалографії, фізики та хімії твердого тіла, виявили новий набір фізико-хімічних властивостей. Дослідження особливостей структури і властивостей дає нові можливості для розвитку нових технологій, які змінюють сучасний світ. За відкриття квазікристалів було присуджено Нобелівську премію в галузі хімії.
1. Структура кристалів
Геометрично правильне зовнішня форма кристалів, що утворюються в природних або лабораторних умовах, наштовхнула вчених ще в сімнадцятому столітті на думку, що кристали утворюються за допомогою регулярного повторення в просторі одного і того ж структурного елементу, так би мовити, цеглинки ( рис. 1.1). При зростанні кристала в ідеальних умовах форма його протягом всього зростання залишається незмінною, як якби до зростаючого кристалу безперервно приєднувалися б елементарні цеглинки. Зараз ми знаємо, що такими елементарними цеглинками є атоми або групи атомів. Кристали складаються з атомних рядів, періодично повторюваних в просторі і утворюють кристалічну решітку.
У вісімнадцятому столітті мінералогами було зроблено важливе відкриття. Виявилося, що індекси (знайдені певним способом, описаним нижче), що визначають положення в просторі будь-якої грані кристала, суть цілі числа. Гаюї [1-2] показав, що це можна пояснити розташуванням ідентичних частинок в ряди, періодично повторювані в просторі. У 1824 р Зібер [3] з Фрайбурга припустив, що елементарні складові кристалів («цеглинки», атоми) є маленькими сферами. Він запропонував емпіричний закон межатомной сили з урахуванням як сил тяжіння, так і сил відштовхування між атомами, що було необхідно для того, щоб кристалічна решітка була стабільним рівноважним станом системи ідентичних атомів.
Мабуть, найбільш важливою датою в історії фізики твердого тіла є 8 червня 1912 У цей день в Баварській Академії наук у Мюнхені слухався доповідь «Інтерференціярентгеновскіх променів». У першій частині доповіді Лауе виступив з викладом елементарної теорії дифракції рентгенівських променів на періодичному атомному ряду. У другій частині доповіді Фрідріх і Кніппінг повідомили про перших експериментальних спостереженнях дифракції рентгенівських променів в кристалах.
Цією роботою було показано, що рентгенівські промені є хвилями, оскільки вони здатні діфрагувати. Робота неспростовно довела також, що кристали складаються з періодичних рядів атомів. З цього дня почалася та фізика твердого тіла, якою ми знаємо її сьогодні. У роки, безпосередньо наступні за 1912 роком, у фізиці твердого тіла було зроблено багато важливих піонерських робіт. Першими кристалічними структурами, визначеними В. Л. Брегом в 1913 р за допомогою рентгенівського дифракційного аналізу, були структури кристалів KCl, NaCl, КВг і Кl.
Рис. 1.1. Зв'язок зовнішньої форми кристалів з формою елементарних структурних елементів. Структурні елементи однакові у випадках, зображених сльоза і праворуч, але розвиток отримують різні грані.
Рис 1.2 Модель кальциту (СаСО3) по Гюйгенсу.
. 1 Поняття трансляції
Визначимо ідеальний кристал як тіло, що складаються з атомів, розташованих в просторовій решітці так, що можна вести три вектори основних трансляцій a, b, c, що володіють наступною властивістю. При розгляді цієї атомної решітки з довільної точки r решітка має той же вигляд, що і при розгляді з точки r?:
? =r + n1a + n2b + n3c, (1.1)
де n1, n2, n3 - довільні цілі числа (рис.1.3) Основні вектори трансляцій іноді позначаються a1, a2, a3.
...
