[拼音]:jingtixue

[英文]:crystallography

关于晶体(或广而言之,晶态物质)的科学。主要研究晶体的对称性、晶体结构(包括测定晶体结构的方法)以及晶体生长过程和晶体的物理效能。晶体学具有明确的研究物件和卓具特色的研究方法。由于晶体型别繁多,分布又极其广泛,晶体学已延伸到物理学、化学、生物学、矿物学和冶金学等不同学科之中,而成了材料科学的必要基础。

自古以来,人类就对美丽晶莹的晶体发生了浓厚兴趣。到17、18世纪,晶体学开始以一门独立学科的面目出现。发展最早的部分是几何晶体学,从矿物晶体外形的规律性出发,逐步深入探讨周期性结构的对称性。19世纪末E.C.费奥多罗夫与A.M.熊夫利汇出了 230种空间群,从而全面奠定了几何晶体学理论基础。直到1912年M.von劳厄等发现了X 射线在晶体中的衍射现象以后,这些理论才得到全面证实和广泛应用。到20世纪中叶Α.Β.舒布尼科夫等引入色对称性的概念,对空间群理论作了重要的推广,可用于诠释磁结构的对称性。

晶体X射线衍射的发现引起了晶体学的重大变革,开创了晶体微观结构研究的新纪元。布喇格父子对于 X射线结构分析的发展作出了重大贡献;随后电子衍射和中子衍射也被用来作结构分析的手段,并辅以多种能谱方法,使晶体结构分析方法有了很大改进。从简单的NaCl、KCl到结构极其复杂的蛋白质,数以万计的晶体结构业已探明,提供了发展晶体化学这一学科的丰富资料。经典的结构分析在于从衍射图样来推求晶胞中的电子密度分布,从而定出各原子的位置。这样定出来的是对时空取平均值的静态结构,通称为理想结构。但晶体的实际结构具有更为丰富的内容。首先,实际晶体不可能是绝对完整的,晶体记忆体在有各种型别的缺陷(见晶体缺陷),如位错、点缺陷和面缺陷等。从50年代开始发展了多种直接观察晶体缺陷的技术,已进行了大量的工作。特别是近年来发展的高解析度电子显微术可以直接观察晶体结构,并且能辨识出视野中各局域的结构差异,成为研究晶体实际结构的重要手段(见点阵像)。其次,晶体表面几个原子层中的结构和大块样品内部结构有差异。低能电子衍射等技术的发展提供了探测表面结构的方法,并已开闢了表面晶体学这一新领域。晶体中的原子并非静止不动,而是不断地作热振动,热中子非弹性散射和光的散射、光的吸收等技术已尹a href=’http://www.baiven.com/baike/224/264703.html’ target=’_blank’ >美刺讲獾阏笳穸哪J剑纷俳峁瓜啾渲姓庑┠J降谋浠囟逖ё鞒隽斯毕祝阏蠖ρУ氖笛檠芯糠椒ǎⅫ/p>

晶体生长(或其逆过程──溶解)是和晶体实际结构息息相关的, 也牵涉到一系列的非平衡态热力学和动力学的问题,在技术上又有重要性,已经进行了不少工作(见晶体生长理论、晶体生长技术)。

阐明晶体结构与效能的关系构成了晶体学的另一重要领域。已经从几个不同的观点来处理这方面的问题。

(1)从巨集观唯象的观点用张量表示来描述各向异性连续介质的物理效能(见晶体物理效能的对称性)。这在19世纪末W.佛克脱的专著中规模初具。而结合技术应用中有关问题的研究则尚在进一步发展之中。

(2)以微观的点阵动力学的观点来阐明晶体的热学、介电及光学性质。这是M.玻恩学派的重要贡献。近年来在联络结构相变的机制方面又有一些新的发展。

(3)晶体的电子结构理论,从周期场中电子能态规律出发所建立的晶体能带结构理论可为代表(见固体的能带)。目前理论已向结构更加复杂的晶体延拓,与此同时,发展了多种实验技术来验证理论是否正确。

(4)用晶体缺陷的分布和运动来解释对晶体结构敏感的效能。晶体范性的位错理论就是一个典型的例子。而硬铁磁性和硬超导性(见铁磁性、第二类超导体)的一些问题也为人所注意研究。总之,目前晶体物理效能的研究已在广阔的领域里活跃地开展,它和范围更广的固体物理学汇合在一起(两者之间并无明确的界限),推动技术材料的开发工作。

参考书目

W.L.Bragg,ed.,The Crystalline State,Vol.1~4,Bell,London,1949~1965.

S.Flügge,Red.,Kristallphysik,Strukturforschung, Handbuch der Physik, Bd.7, Bd.32,Strukturforschung, Springer Verlag.Berlin,1955,1957.

更多信息: 大发888手机版 汇旺担保 qq记录 汇旺担保 数字币 汇旺担保 银行卡