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奧利哈鋼
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=== 準晶體結構 === 奧利哈鋼最獨特的物理特徵是其二十面體準晶結構。要理解這一結構的特殊性,首先需要了解普通金屬的晶體結構。在普通金屬中,原子按照一定的規律週期性排列,形成所謂的「晶格」。這種週期性排列具有平移對稱性,也就是說,將整個結構平移一定距離後,會與原結構重合。根據數學原理,這種平移對稱性只允許2、3、4、6重旋轉對稱軸的存在,也就是說,當你將結構旋轉360度除以這些數字的角度時,會與原結構重合。 然而,奧利哈鋼的準晶結構打破了這一規則。它的原子排列雖然長程有序,但缺乏平移對稱性,因此被稱為「準週期性」。這種結構具有五重旋轉對稱軸,也就是說,當你將結構旋轉72度時,會得到一個與原結構相似但不完全相同的圖案。這種對稱性在普通晶體中是不允許的,因此在1982年首次在實驗室中發現準晶體時,曾引起材料科學界的轟動。 奧利哈鋼的準晶結構由基本單元組成,每個基本單元是一個包含約20個原子的二十面體簇。這些二十面體以特定方式連接,形成一種複雜的三維結構。原子簇的直徑約為1.2納米,整體結構可以用「準週期性」這一數學概念來描述。這種獨特的結構是奧利哈鋼所有特殊性質的根源,它導致電子在材料中傳播時會發生量子干涉效應,形成特殊的能帶結構。
摘要:
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