华南师范大学材料科学与工程教程材料中的晶体结构一.pptx
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1、2023/3/151晶体结构:晶体中原子(离子或分子)在三维空间的具体晶体结构:晶体中原子(离子或分子)在三维空间的具体 排列方式排列方式金属晶体金属晶体离子晶体离子晶体共价晶体共价晶体分子晶体分子晶体第1页/共28页2023/3/152第2页/共28页2023/3/153思考:思考:1、晶体材料有何应用?、晶体材料有何应用?2、如何研究一个晶体?、如何研究一个晶体?第3页/共28页2023/3/154一、晶体学基础(一、晶体学基础(Crystallography)1、空间点阵和晶胞(、空间点阵和晶胞(Space Lattice and Unite Cell)1)空间点阵的概念空间点阵的概念
2、将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点,则代表晶体中原子、原将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点,则代表晶体中原子、原子团或分子分布规律(周期性)的几何点的集合子团或分子分布规律(周期性)的几何点的集合空间点阵(空间点阵(space lattice),其中的几何点一般叫作阵点或结点,其中的几何点一般叫作阵点或结点(lattice point),),第4页/共28页2023/3/1552)晶格()晶格(crystal lattice)人为的人为的用一系列相互平行的直线将空间点阵连接起来用一系列相互平行的直线将空间点阵连接起来形成的空间格架。形成的空间格架。第5页/共28页2023/3/1563)晶胞(
3、)晶胞(Unite cells)构成晶格的具有代表性的最基本单元(最小平行六面体)small repeat entities选取晶胞的原则:选取晶胞的原则:晶格与晶胞晶格与晶胞关系?关系?1)充分反应空间点阵的对称性;充分反应空间点阵的对称性;2)当平行六面体的棱角存在直角时,直角的数目应最多;)当平行六面体的棱角存在直角时,直角的数目应最多;3)晶胞体积要最小。)晶胞体积要最小。第6页/共28页2023/3/157简单晶胞简单晶胞 只在平行六面体的八个角顶上有阵点,而每个角顶上的阵只在平行六面体的八个角顶上有阵点,而每个角顶上的阵点又分属于八个简单晶胞点又分属于八个简单晶胞简单晶胞只含有一个
4、阵点?复合晶胞复合晶胞 除在平行六面体的八个角顶上有阵点除在平行六面体的八个角顶上有阵点外,在其体心、面心或底心等位置上也有外,在其体心、面心或底心等位置上也有阵点阵点第7页/共28页2023/3/158晶胞描述晶胞描述可用矢量表示点阵中任一阵点的位置可用矢量表示点阵中任一阵点的位置晶体分类晶体分类?第8页/共28页2023/3/1592、晶系和布拉菲点阵、晶系和布拉菲点阵(Crystal System and Bravais Lattice)根据晶胞的点阵常数根据晶胞的点阵常数a,b,c是否相等,以及是否相等,以及、是否相等及它们是否成直角将所有晶体分为是否相等及它们是否成直角将所有晶体分为
5、七个晶系七个晶系。不涉及晶胞中原子的具体排列情况!不涉及晶胞中原子的具体排列情况!1)晶系)晶系2)布拉菲点阵)布拉菲点阵 考虑晶胞中原子的排列情况,遵循考虑晶胞中原子的排列情况,遵循“每个阵点的周每个阵点的周围环境相同围环境相同”的原则。的原则。所有晶体中的空间点阵只有所有晶体中的空间点阵只有14种!种!第9页/共28页2023/3/1510 七个晶系,七个晶系,1414个布拉菲点阵个布拉菲点阵晶系布拉菲点阵晶系布拉菲点阵三斜abc,单斜abc,=90正交(斜方)abc,=90 简单三斜简单单斜底心单斜简单正交底心正交体心正交面心正交六方a1=a2a3c,=90,=120菱方(三角、三方)a
6、=b=c,=90 四方(正方)a=bc,=90 立方a=b=c,=90 简单六方简单菱方简单四方体心四方简单立方体心立方面心立方第10页/共28页2023/3/1511简单三斜三斜晶系(三斜晶系(Triclinic)abc,第11页/共28页2023/3/1512底心单斜简单单斜单斜晶系(单斜晶系(Monoclinic)abc,=90第12页/共28页2023/3/1513底心正交简单正交面心正交体心正交正交晶系(正交晶系(Orthorhombic)abc,=90第13页/共28页2023/3/1514简单六方六方晶系(六方晶系(Hexagonal)a1=a2a3c,=90,=120第14页/
7、共28页2023/3/1515简单菱方菱方晶系菱方晶系(Rhombohedral)a=bc,=90第15页/共28页2023/3/1516简单四方体心四方四方晶系(四方晶系(Tetragonal)a=bc,=90第16页/共28页2023/3/1517简单立方体心立方面心立方立方晶系(立方晶系(Cubic)a=b=c,=90第17页/共28页2023/3/1518为什么不是为什么不是28种而是只有种而是只有14种布拉菲格子?种布拉菲格子?对14种布拉菲格子的理解:在反映对称的前提下在反映对称的前提下仅有14种空间点阵不少于14种点阵不多于14种点阵14种点阵里面不可能找到一种连接阵点的方式,能
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