2022-2023学年高二物理竞赛课件：准周期结构_第1页
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准周期结构主要内容掌握准晶体结构的基本特征；掌握Penrose铺砌的具体方式；理解二十面体结构的对称性及其在材料形成中的存在方式；掌握液晶的概念及其分类；了解液晶材料的特点与应用。准晶态准晶体——1984年Shechtman用快速冷却方法制备的

AlMn合金——电子衍射图中具有正二十面体的五重对称的斑点分布——介于晶体和非晶体之间的新的状态—准晶态当一束电子射线或X射线照射到固体凝聚态材料上时，只有晶体才会产生明锐的布拉格衍射。晶体的长程有序的三维有限平移不变性，保证了衍射的高度相干性晶体的短程有序特征，能使衍射花样具有同结构一样的旋转点群对称性非晶态中没有这样的结构特点，所以只会产生弥散的衍射花样晶体受到特有的有限的平移不变性和有限的转动不变性的制约，不允许有五次对称轴准晶态（quasicrystal，即QC）准晶态的结构特征(1)准周期平移序1974年，Penrose提出用两种四边形，夹角分别为：72o、72o、144o、72o36o、72o、36o、216o可以将平面铺满，不留空隙这种图形具有5次对称性彭罗斯铺砌的四边形是将一个菱形切开而得到的：风筝飞镖长程取向有序所得图形到处呈现5次对称性，但没有平移周期性当沿图中任一轴看去，阵点距离都是1和并且图中任何一个有限部分均可在整体中其他区域找到长程取向有序非周期性的长程有序彭罗斯图形准周期性平移Livien和Steinhardt发现：在一个较小的原子(Mn)周围凝聚12个较大原子(Al)，形成具有15个二次轴、10个三次轴和6个五次轴的正十二面体壳层。自由能可以达到最低，可以存在于自然界用2种不同的菱形六面体，按拼凑规则可以不留空隙的铺满空间空间具有局域的二十面体取向的对称性准晶：同时具有长程准周期性平移序和

非晶体学旋转对称性的固态有序相准晶态是具有两个或更多个不可公约的长度标量的固态凝聚体准晶体具有一般晶体所没有的对称性，通过确定不可公约长度比，可以定义某种结构准晶体结构具有长程准周期有序和长程取向有序的特征所以衍射图有类似布拉格衍射的斑点准晶态的结构：长程取向有序，而长程周期性不存在；取向有序具有晶体周期性点群所不允许的点群对称性，沿取向序对称轴的方向具有准周期性，即原子的排布间距是两个或两个以上不可公约的特征长度，并按特定序列排布准晶态的种类按准晶的成分来分：二元、三元、四元等多元合金麦振洪李方华按准晶的结构分：I（Al-TM）类，I代表二十面体，TM代表过渡金属AlZnMg类按准晶的维度分：三维准晶：只有二十面体对称性急冷：Al-Mn，Ti-Ni

缓冷：Al-Li-Cu，Al-Fe-Cu，Ga-Mg-Zn，Al-Co-Cu二维准晶：在一个平面的两个方向显示准周期性，而在法线方向

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