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准晶体Quasicrystal 03化教1班 江晓梅（134) 叶美福（135） 相关历史简介 （History) 定义 (definiens) 准晶体的结构特点 (characteristic in structure) 与晶体的区别和联系 (differences and sameness) 准晶体的研究现状和展望 (complexion and expectation of the research) 内容简介 准晶体的发现 1984年,美国国家标准局Shechtman 和我国科学家郭可信教授等相继在 Al-Mn和Ti-V-Ni合金中观测到五次对称 电子衍射图的相,它不具有传统晶体学的 对称性. 这种新的结构被称为准晶体. 自迅速冷凝的Al-Mn合金中得到的电子衍射花样 (五重晶带轴) 衍射实验示意图 一 衍射实验示意图 二 物理学定义 准周期晶体,简称称准晶体,是介于晶体与非晶体(玻璃体)之间的中间形式. 晶体的结构是高度有序化的,它具有 以原胞周期性排列为特征的程平移序和 满足晶体学点群为标志的最近邻价健长 程指向序. 相反地,非晶固体却不具备这种晶体 长程相关性. 准晶体作为一种被新发现的晶体结构 形态,在结构特征上是处于两者之间的. 理想的准晶体是由两种以上有“原胞”在空间无限地重复构成的，这些“原胞”的排列具有长程的准周期平移序和长程指向序。 从模型理论的角度，我们忽略掉晶体的物理内涵，把由此而得出的结构叫做拼砌，其排列晶格叫做准晶格。 而术语“准晶体”则着重于其原子和分子的分布结构。 由风筝和飞镖构造的penrose拼砌 由锐角分别为36°和72°的 菱形四边形构造的penrose拼砌 两组砌元之间的 相似变换 奇特的物理性质 准晶体材料的组分是金属，但它不具有金 属的导电性和导热性，而是具有类似玻璃的导 电性和导热性。 即具有低电导率且电导率随温度升高而增 加，较高的Seebeck系数和很低的热导率等与 同类金属晶体合金很不相同的性质。 准晶体的发现一方面极大地深化了我们对晶体学、衍射物理和凝聚态物理地的认识。一方面，准晶体的各种独特性质使准晶体具有潜在的应用价值。 准晶体的研究现状 自准晶结构被发现以后，国际国内均形成研究热潮。准晶物理的研究内容十分广泛。 目前，国际国内对准晶体的结构及其稳定性研究较透彻，而对它的物理性质（尤其是热力学性质）方面的理论研究很少。 从目前来看，除了一维准晶情况外，准晶体的物性研究无论是实验还是理论方面都还处于开始阶段。 研究的瓶颈在于实验上，毫米级的大块准晶单晶不易制备，从而限制了物理性质的实验研究。 实验数据的缺乏也反过来制约了理论研究的进展。 其次，准晶合金的原子结构大都不易精确确定。 这是国际上首先长出的毫米级十边准晶 Al-Cu-Co十次对称棱柱状准晶 所以，寻找一种能圆满解析准晶体奇特物理性质的物理方法是很必要的。 准晶体的发现 是近年来凝聚态物理学的一个重要突破，现已发现准晶态广泛地存在于许许多多合金之中。 最近，准晶地研究有了进一步的发展。 到目前为止，已有上百种合金被观测到了准晶相，他们大部分都是Al基二元素或三元素合金或者是与Al相类似的Ga及Ti元素的合金。 还在不断的报道一些新的类型的准晶被发现。 由于最初获得的准晶相是亚稳态的，不适合于进行一些力学性能的测试。 现在，在一些Al-Li-Cu、Al-Cu-Fe和Al-Cu-Co等合金系中已发现了大量热力学稳定的准晶。 而且，人们还可以通过普通的凝固方法制备出高质量，大单晶的准晶。 我国在准晶体研究上贡献 我国在准晶体研究方面一直处于世界领先 地位,继郭可信教授在中国科学院金属研究所发 现五次对称准晶之后,他又主持“准晶的结构与 性能”基金重大项目(批准号:1870774)，在中国 科学院北京电子显微镜中心做出了突出成绩 。 The end! Thank you!