к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике
А  Б  В  Г  Д  Е  Ж  З  И  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Э  Ю  Я  

Квазикристалл
Квазикристалл - твёрдое тело, состоящее из атомов, к-рые не образуют кристаллич. решётки, но тем не менее обладают дальним координац. порядком, проявляющимся в способности когерентно рассеивать падающее излучение (см. Дальний и ближний порядок). Дальний координац. порядок принципиально отличает К. от жидкостей и аморфных тел, а отсутствие подрешеток - от таких нестехиометрич. соединений, как т. н. алхим. золото (Hg3-dAsF6). Как и вещества с волнами зарядовой и спиновой плотности (см. Волны зарядовой плотности ),К. является несоразмерной структурой, однако в отличие от них несоизмеримость К. обусловлена свойствами его точечной группы симметрии. Характерными для К. являются нефёдоровские группы симметрии, несовместимые с трансляционной инвариантностью кристаллов (см. Симметрия кристаллов ).Известен ряд материалов, имеющих группу симметрии правильного икосаэдра, содержащую запрещённые для фёдоровских групп оси симметрии 5-го порядка. Эти вещества можно разделить на два класса: "метастабильные" (напр., Аl6Мn, UPd3Si, Ti-Ni - V) и "стабильные" (напр., Al6CuLi3, Al-Сu-Fe, Al-Zn-Mg). Метастабильные К. получаются из расплава быстрым охлаждением, а при нагревании необратимо переходят в кристаллич. состояние. Электронограмма этих К. состоит из точечных рефлексов (рис. 1), характерных для обычных кристаллов (см. Электронография). 

Рис. 1. Электронограмма квазикристалла Аl6Мn. 

Размер области, в к-рой имеется дальний координац. порядок, оценивается по обратной полуширине дифракционных пиков и для разных соединений составляет от 10 до 103Е. Стабильные К. получаются при сколь угодно медленном охлаждении расплава, т. е. ему соответствует определённая область на диаграмме равновесных состояний. Дифракционные пики электронограммы имеют малую ширину, варьирующуюся от 10-2 до 10-5Е, т. е. размер области координац. упорядочения существенно больше, чем у метастабильных К. Как и для обычных кристаллов, группа симметрии проявляется в морфологии роста, приводя к образованию огранённых монокристаллов с икосаэдрич. симметрией (рис. 2). Помимо икосаэдрич. К., получены также К., группы симметрии к-рых содержат оси симметрии 8-го, 10-го и 12-го порядка, запрещённые для фёдоровских групп симметрии. 

Рис. 2. Огранённые монокристалличесиие зёрна икосаэдрических К.: a) Al6Cu Li3-триаконтаэдрическая огранка; 6) А1-Сu-Fe - додекаэдрическая огранка. 

Структуру икосаэдрич. К. можно описать двумя эквивалентными способами. Первый основывается на предложенном Р. Пенроузом (R. Penrose) методе построения непериодич. узоров, состоящих из двух разных элементов (рис. 3). Хотя у этого узора и его трёхмерного аналога, описывающего К., периодичность отсутствует, в расположении ромбов и соответствующих им атомов есть элементы упорядочения: 1) в узоре можно найти сколь угодно большие фрагменты с симметрией 5-го порядка; 2) структура квазипериодична - на достаточно больших расстояниях повторяются сколь угодно большие её участки; 3) узор обладает симметрией подобия - структура, получаемая удалением определ. набора атомов, отличается от исходной изменением масштаба в t=[(Ц5)+l]/2 раз; 4) атомы расположены в определённых плоскостях (в двумерном случае - на линиях), причём расстояние между плоскостями (линиями) может принимать 2 значения, к-рые чередуются в определённом порядке (связанном с числовым рядом Фибоначчи), отношение этих значений равно t; 

Рис. 3. Плоский непериодический узор, составленный из двух типов ромбов с острыми углами 36° и 72°. 

5) дифракц. картина от подобной структуры необычна: расположение атомов вдоль плоскостей приводит к Брэгговским пикам, причём, в отличие от кристаллов, точечные рефлексы плотно заполняют обратное пространство, тем не менее только малая доля пиков имеет большую интенсивность и может наблюдаться экспериментально. Положения пиков и распределение их интенсивностей, вычисленные для трёхмерного узора, качественно согласуются с экспериментом. Др. метод описания структуры икосаэдрич. К. основан на том, что группа икосаэдра содержится в группе симметрии шестимерного гиперкуба, к-рая совместима с трансляционной инвариантностью в шестимерном пространстве. Произвольный шестимерный периодич. кристалл с такой симметрией может быть использован для построения трёхмерной структуры. Для этого трёхмерное пространство рассматривается как гиперплоскость в шестимерном и часть атомов шестимерного кристалла, близкая к ней, проектируется на гиперплоскость. Изменяя шестимерный кристалл, можно получить различные трёхмерные структуры и, в частности, узор Пенроуза. Полученные т. о. структуры обладают свойствами 1-5. Выбор пространства др. размерности и гиперплоскости в нём позволяет описать структуры с произвольными нефёдоровскими симметриями.

Литература по 

1. Shechtman D. и др., Metallic phase with longrange orientation order and no translational symmetry, "Phys. Rev. Lett.", 1984, v. 53, p. 1951; Levine D., Steinhardt P. J., Quasicrystals: a new class of ordered structures, там же, р. 2477; Калугин П. А., Китаев А. Ю., Левитов Л. С., Аl0,86Mn0,14 - шестимерный кристалл, "Письма в ЖЭТФ", 1985, т. 41, с. 119. Л. С. Левитов. 

к библиотеке  к оглавлению  FAQ по эфирной физике  ТОЭЭ  ТЭЦ  ТПОИ  ТИ