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準晶體的結構是怎樣的?

準晶體(quasicrystal)

準晶體是1928年發現的,具有凸多面體規則外形的,但不同於晶體的固態物質,它們具有晶體物質不具有的五重軸。如圖給出的含鈥-鎂-鋅三種金屬的準晶體的正十二面體外型。已知的準晶體都是金屬互化物。2000年以前發現的所有幾百種準晶體中至少含有3種金屬,如Al65Cu23Fe12,Al70Pd21Mn9等。但最近發現僅2種金屬也可形成準晶體,如Cd57Yb10〔Nature,2000,408:537〕。有關準晶體的組成與結構的規律仍在研究之中。有關組成問題值得重視的事實如:組成為Al70Pd21Mn9的是準晶體而組成的Al60Pd25Mn15卻是晶體。有關結構問題,人們普遍認為,準晶體存在偏離了晶體的三維周期性結構,因為單調的周期性結構不可能出現五重軸,但準晶體的結構仍有規律,不像非晶態物質那樣的近距無序,仍是某種近距有序結構。盡管有關準晶體的組成與結構規律尚未完全闡明,它的發現在理論上已對經典晶體學產生很大沖擊,以致國際晶體學聯合會最近建議把晶體定義為衍射圖譜呈現明確圖案的固體(any solid having an essentially discrete diffraction diagram)來代替原先的微觀空間呈現周期性結構的定義。在實際上,準晶體已被開發為有用的材料。例如,人們發現組成為鋁-銅-鐵-鉻的準晶體具有低摩擦系數、高硬度、低表面能以及低傳熱性,正被開發為炒菜鍋的鍍層;Al65Cu23Fe12十分耐磨,被開發為高溫電弧噴嘴的鍍層。