準(zhǔn)晶體

前言

準(zhǔn)晶體的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，被認(rèn)為是固體物理學(xué)近幾十年來(lái)的一項(xiàng)重大突破。約二百年來(lái)，物理學(xué)家一直認(rèn)為固態(tài)物質(zhì)可分為晶態(tài)和非晶態(tài)（玻璃態(tài)）兩大類。當(dāng)用x射線照射固態(tài)物質(zhì)時(shí)，只有晶體才會(huì)產(chǎn)生明銳的布喇格衍射斑紋。這是由于原子在晶體中的周期排列使得衍射束具有高度的相干性，導(dǎo)致出現(xiàn)很強(qiáng)的衍射峰。而非晶態(tài)物質(zhì)只能產(chǎn)生彌散的較弱的衍射譜。晶體的周期性或長(zhǎng)程平移不變性的直接結(jié)果，是在晶體中不能存在5次及大于6次的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱性。這一禁戒的直觀幾何表述方式是：我們不能用正五邊形鋪滿整個(gè)平面而不留間隙，也不能用具有5次旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸的正多面體不留間隙地鋪滿三維空間?？墒?，1984年的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，卻戲劇性地改變了我們的上述傳統(tǒng)觀念。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局謝其曼（D-Shechtman）等人在致力于尋找一種新的更輕更強(qiáng)的鋁合金時(shí)，意外地發(fā)現(xiàn)了一種Al-Mn合金具有明銳的二十面體對(duì)稱性衍射峰。有人把這一發(fā)現(xiàn)看作是固體結(jié)構(gòu)在布喇格衍射實(shí)驗(yàn)之后的最大突破。我國(guó)郭可信研究組亦幾乎同時(shí)獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)Ti-v-Ni急冷合金具有二十面體對(duì)稱性。經(jīng)過(guò)十幾年的努力，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)晶態(tài)廣泛地存在于許許多多類型的多元合金之中。

內(nèi)容概要

　　《準(zhǔn)晶體》介紹關(guān)于準(zhǔn)晶體的基本理論及十多年來(lái)在低維準(zhǔn)晶方面的主要研究成果。包括準(zhǔn)晶體的構(gòu)造方法、各類點(diǎn)陣模型、理論研究手段及不同類型準(zhǔn)晶結(jié)構(gòu)的各種獨(dú)特的物理性質(zhì)。準(zhǔn)晶體是1984年在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的。這種新型結(jié)構(gòu)的物質(zhì)引起了科學(xué)工作者極大的興趣，并得到了廣泛的研究?！稖?zhǔn)晶體》作為該領(lǐng)域從基礎(chǔ)到當(dāng)前科學(xué)研究前沿課題的入門(mén)書(shū)，可供理工科大學(xué)教師、研究生以及相關(guān)專業(yè)的科技工作者參考。

書(shū)籍目錄

非線性科學(xué)叢書(shū)出版說(shuō)明前言第1章 準(zhǔn)晶體的構(gòu)造方法§1 匹配拼砌法§2 高維投影法§3 廣義對(duì)偶法§3.1 基本原理§3.2 彭羅斯局域同構(gòu)類§4 自相似變換法§4.1 二維彭羅斯拼砌§4.2 一維情形下的替代和迭代法第2章 準(zhǔn)晶的點(diǎn)陣模型§5 一維準(zhǔn)晶模型§5.1 準(zhǔn)周期性與自相似性§5.2 廣義菲波那契序列§5.3 菲波那契類序列§5.4 三元準(zhǔn)周期模型§5.5 圖厄.莫爾斯模型§6 彭羅斯以外的二維準(zhǔn)晶模型第3章 菲波那契準(zhǔn)晶的電子性質(zhì)及理論方法§7 遷移模型和座模型§8 KKT重整化群方法§9 多分形分析法§10 分解一消元法§10.1 能譜結(jié)構(gòu)§10.2 能隙標(biāo)記性質(zhì)§11 格林函數(shù)重整化群方法第4章 菲波那契類準(zhǔn)晶的物理性質(zhì)§12 電子能譜的自相似性§13 能隙標(biāo)記性質(zhì)§14 波函數(shù)多分形性質(zhì)§15 光透射性質(zhì)第5章 廣義菲波那契模型的物理性質(zhì)§16 動(dòng)力學(xué)映射、能譜和波函數(shù)§17 孿生子模型§17.1 無(wú)限多擴(kuò)展態(tài)的存在性§17.2 遷移率邊的套層結(jié)構(gòu)第6章 三元準(zhǔn)周期模型的物理性質(zhì)§18 多分形的能譜結(jié)構(gòu)§19 遷移矩陣的贗七循環(huán)第7章 圖厄－莫爾斯模型的電子性質(zhì)§20圖厄－莫爾斯模型的電子性質(zhì)第8章 電子能譜和電子態(tài)局域性的討論§21 能譜的類型及電子態(tài)局域性的嚴(yán)格解§22 數(shù)值計(jì)算結(jié)果的討論§23 準(zhǔn)周期系統(tǒng)的透射態(tài)§24 準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)與能譜和局域性的關(guān)系第9章 二維彭羅斯準(zhǔn)晶的物理性質(zhì)§25 彭羅斯晶格的電子結(jié)構(gòu)§26 電子態(tài)的局域性§27 包含多近鄰相互作用的電子性質(zhì)§28 二維準(zhǔn)晶的晶格振動(dòng)第10章 準(zhǔn)晶物理性質(zhì)研究展望參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章準(zhǔn)晶體的構(gòu)造方法傳統(tǒng)的晶體學(xué)認(rèn)為，自然界的固態(tài)物質(zhì)不是晶體便是非晶體（或稱玻璃體），二者必居其一。在非晶體中，原子（或原子團(tuán)）的排列具有短程序，而無(wú)長(zhǎng)程序。在晶體中，原子（或原子團(tuán)）在三維空間按一定的幾何方式作規(guī)則的周期性重復(fù)排列，即晶體具有周期的長(zhǎng)程平移序。正是由于這種周期長(zhǎng)程平移序的限制，晶體僅有2，3，4，6次旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸，而不具有5次或6次以上的旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸。從而導(dǎo)致三維晶體僅有14種布喇菲點(diǎn)陣，而平面晶體則僅有5種點(diǎn)陣類型。晶體的點(diǎn)對(duì)稱元素包括旋轉(zhuǎn)軸、鏡面、對(duì)稱中心以及它們的組合，這就決定了晶體僅有32種晶體學(xué)點(diǎn)群。而如果同時(shí)考慮微觀對(duì)稱元素（滑動(dòng)面和螺旋面）的作用，在晶體中原子所有可能排列方式將分屬230種空間群。晶體的衍射給出周期排列的布喇格衍射峰，峰的分布取決于晶體的對(duì)稱性，而峰的強(qiáng)度則與晶體的長(zhǎng)程序有關(guān)。非晶體的衍射僅能給出一系列彌散的衍射斑。

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《準(zhǔn)晶體》由上海市新聞出版局出版，學(xué)術(shù)著作出版基金資助。

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