空间群
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目录1历史2空间群的要素2.1元素,固定点2.2翻译2.3滑翔飞机2.4螺旋轴2.5一般公式3空间群的符号4空间群的分类系统5在其他维度的空间群5.1比贝尔巴赫的定理5.2在小尺寸的分类5.3双组与时间逆转6在3维空间群表7参考8外部链接历史在2维空间群的17壁纸已几百年的群体。
费奥多罗夫(1891年),第一个列举在3维空间群,不久独立Schönflies(1891年)和巴洛(1894)列举。
这些第一枚举都包含了几个小错误,正确的列表之间费奥多罗夫和Schönflies通信过程中发现的230种空间群。
元素的空间群在三维空间中的空间群是由32与14种布拉维晶格晶体点群,后者属于7晶格系统之一每个组合。
在空间组作为一个单元细胞,包括格居中,反射,旋转和不当的旋转(也称为rotoinversion)点群的对称操作,和螺旋轴和滑移面对称操作的平移对称性的某种组合的结果。
所有这些对称操作结果共230独特的空间描述所有可能的晶体对称性的群体相结合。
固定点的元素空间组固定的空间点的元素旋转,反射,身份的元素,和不当的旋转。
翻译翻译形式的等级3的正常交换子群,称为布拉菲晶格。
有14种布拉维晶格可能。
空间群由布拉维晶格的智商是一个有限群的32种可能的点群之一。
空间groupsThere符号至少8命名空间组的方法。
有些方法可以指定几个不同的名字,以相同的空间群,因此完全有成千上万许多不同的名称。
数。
国际晶体学联合会出版的所有空间群类型的表,并赋予每一个唯一的编号从1到230。
编号是任意的,除了具有相同的晶体系统或给出点组连续的数字组。
国际符号或赫尔曼Mauguin符号。
赫尔曼Mauguin(或国际)符号描述晶格和发电机组的一些的。
它有一个缩短的形式称为国际短期符号,这是一个使用最常用的晶体,通常由四个符号。
首先介绍了围绕布拉菲晶格(P,A,B,C,我,R或F)。
未来三年预计沿晶体的高对称性方向之一,描述最突出的对称操作时可见。
空间群k点选择全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:空间群是晶体学中研究的一个重要内容,它揭示了晶体结构的对称性和周期性。
在空间群的描述中,k点的选择是十分关键的,它不仅影响到晶体的简并度和性质,还可以用来计算材料的电子结构和光学性质。
空间群k点选择的问题也成为了晶体学中一个重要的研究方向。
在实际计算中,我们通常使用第一布里渊区(First Brillouin Zone)来代表晶体的全波矢空间。
在这个区域内,我们需要选择一组关键的k 点来描述晶体的能带结构和电子态密度分布。
这些k点的选择不仅要考虑到空间群的对称性,还要满足计算精度和效率的要求。
在实际计算中,选择合适的k点是至关重要的。
我们需要考虑到空间群的对称性在k点选择中的作用。
空间群包含了平移、旋转、镜面反射等一系列操作,而这些操作会对能带结构和电子性质产生影响。
在选择k点时,我们需要考虑到空间群的对称元素,并在合适的位置上选择k点来描述晶体的对称性。
我们还需要考虑到计算的精度和效率。
在实际计算中,我们通常会使用密度泛函理论来描述材料的电子结构,这就需要在k点网格中选取足够密集的点来积分波函数和能量。
如果选择的k点太稀疏,就会导致计算的误差增大;反之,选择的点太多,又会增加计算的时间和成本。
在选择k点时,需要平衡计算的精度和效率,选择一个既满足计算需求又具有代表性的k点网格。
在实际应用中,我们还需要考虑到晶体的特殊性质和应用需求。
不同的晶体结构会对k点的选择产生不同的影响,有些晶体可能需要更多的k点来描述其能带结构和性质,而有些晶体则可以通过较少的k点来近似描述。
在选择k点时,需要根据具体的晶体结构和应用需求来确定合适的数量和位置。
第二篇示例:空间群K点选择是凝聚态物理中一个非常重要的概念。
在固体中,晶体结构是由晶格和原子组成的,而晶格的对称性又决定了固体的物理性质。
空间群是描述晶体的对称性的数学理论,而K点则是描述晶体中的电子结构的关键点。
空间群是点对称操作和平移对称操作的对称要素全部可能的组合。
点群表示晶体外形上的对称关系,空间群表示晶体结构内部的原子及离子间的对称关系。
空间群一共230个,它们分别属于32个点群。
晶体结构的对称性不能超出230个空间群的范围,而其外形的对称性和宏观对称性则不能越出32个点群的范围。
属于同一点群的各种晶体可以隶属于若干个空间群。
230种晶体学空间群的记号
Ci
I
2m
2m P P P I
m 1m P
m2 m2
m
3m 3m I P
Pm Im m
1 三斜晶系
2 单斜晶系
3 斜方晶系
4 四方晶系
为2,
为⊥m,5 三方晶系
6 六方晶系
(191) P6/mmm 7 等轴晶系。
空间群是点对称操作和平移对称操作的对称要素全部可能的组合。
点群表示晶体外形上的对称关系,空间群表示晶体结构内部的原子及离子间的对称关系。
空间群一共230个,它们分别属于32个点群。
晶体结构的对称性不能超出230个空间群的范围,而其外形的对称性和宏观对称性则不能越出32个点群的范围。
属于同一点群的各种晶体可以隶属于若干个空间群。
230种晶体学空间群的记号Symbols of the 230 Crystallographic Space Groups晶系(Cry stal syste m) 点群(Pointgroup)空间群(Space group) 国际符号(HM)圣佛利斯符号(Schfl.)三斜晶系1 C1 P1Ci P单斜晶系2 P2 P21 C2m Pm Pc Cm Cc2/m P2/mP21/mC2/m P2/c P21/C C2/c正交晶系222 P222P2221P21212P212121C2221C222 F222 I222I212121 mm2Pmm2Pmc21Pcc2 Pma2 Pca21 Pnc2Pmn21Pba2 Pna21 Pnn2Cmm2Cmc21Ccc2Amm2Abm2Ama2Aba2 Fmm2 Fdd2Imm2Iba2 Ima2mmmPmmmPnnn Pccm Pban Pmma Pnna Pmna Pcca Pbam PccnPbcmPnnmPmmnPbcn Pbca PnmaCmcmCmca CmmmCccmCmmaCccaFmmmFdddImmmIbam Ibca Imma四方晶系4 P4 P41 P42 P43 I4 I41P I4/m P4/m P42/mP4/n P42/n I4/m I41/a422 P422P4212P4122P41212P4222P42212P4322P43212I422 I41224mm P4mmP4bmP42cmP42nmP4cc P4ncP42mcP42bcI4mm I4cmI41mdI41cd2m P2mP2cP21mP21cPm2Pc2Pb2Pn2Im2 I c2I2mI2d4/m mm P4/mmmP4/mccP4/nbmP4/nncP4/mbmP4/mncP4/nmmP4/nccP42/mmc P42/mcmP42/nbcP42/nnmP42/mbcP42/mnmP42/nmcP42/ncmI4/mmmI4/mcmI41/amdI41/acd三方晶系3 P3 P31 P32 R3P R32 P312 P321 P3112P3121P3212P3221R32 3m P3m1P31mP3c1 P31c R3m R3cmP1mP1cPm1P c1RmR c六方晶系6 P6 P61 P65 P62 P64 P63P6/m P6/mP63/m622 P622P6122P6522P6222P6422P63226mmP6mmP6ccP63cmP63mcm2Pm2Pc2P2mP2c6/mmmP6/mmmP6/mccP63/mcmP63/mmc立方23 P23 F23 I23 P213 I213晶系m Pm3 Pn3 Fm3 Fd3 Im3 Pa3 Ia3432 P432 P4232F432F4132I432P4332P4132I41323m P3mF3mI3m P3nF3cI3dm m PmmPnnPmnPnmFmmFmcFdmFdcImm Ia d1 三斜晶系(Triclinic)点群空间群对称要素方位关系1 1 (1) P12 -1 (2) P-12 单斜晶系(Monoclinic) b为唯一轴点群空间群对称要素方位关系3 2 (3) P2(4) P21(5) C2b为2次轴或21螺旋轴4 m (6) Pm(7) Pc(8) Cm(9) Cc b为⊥m5 2/m (10) P2/m(11) P21/m(12) C2/m(13) P2/c(14) P21/c(15) C2/c b为2+⊥m3 斜方晶系(Orthohombic) 三个方位:a,b,c点群空间群对称要素方位关系6 222 (16) P222(17) P2221(18) P21212(19) P212121(20) C2221(21) C222(22) F222(23) I222(24) I212121 abc皆为27 mm(mm2)(26) Pmc21 (27) Pcc2 (28) Pma2 (29) Pca21 (30) Pnc2 (31) Pmn21 (32) Pba2 (33) Pna21 (34) Pnn2 (35) Cmm2 (36) Cmc21(37) Ccc2 (38) Amm2 (39) Abm2 (40) Ama2 (41) Aba2 (42) Fmm2 (43) Fdd2 (44) Imm2 (45) Iba2 (46) Ima2a 为⊥m ,b 为⊥m ,c 为2(两两垂直的对称面交线为2)。
8 mmm (47) Pmmm (48) Pnnn (49) Pccm (50) Pban (51) Pmma (52) Pnna (53) Pmna (54) Pcca (55) Pbam (56) Pccn (57) Pbcm (58) Pnnm (59) Pmmn (60) Pbcn (61) Pbca (62) Pnma (63) Cmcm (64) Cmca (65) Cmmm (66) Cccm(68) Ccca(69) Fmmm(70) Fddd(71) Immm(72) Ibam(73) Ibca(74) Immaabc皆为2+⊥m4 四方晶系(Tetragonal) 三个方位:c,a,a+b点群空间群对称要素方位关系9 4 (75) P4(76) P41(77) P42(78) P43(79) I4(80) I41 c为410 -4 (81) P-4(82) I-4 c为-411 4/m (83) P4/m(84) P42/m(85) P4/n(86) P42/n(87) I4/m(88) I41/ac为4 +⊥m。
偶次轴+垂直对称面,可以产生对称中心。
12 42(422) (89) P422(90) P4212(91) P4122(92) P41212(93) P4222(94) P42212(95) P4322(96) P43212(97) I422(98) I4122c为4,垂直于c轴有4个2 (即a为2,a+b为2)13 4mm (99) P4mm(100) P4bm(101) P42cm(102) P42nm(103) P4cc(104) P4nc(105) P42mc(106) P42bc(107) I4mm(108) I4cm(109) I41md(110) I41cdc为4,同时c轴包含4个m (a为⊥m,a+b为⊥m)14 -42m (111) P-42m (112) P-42c (113) P-421m (114) P-421c (115) P-4m2 (116) P-4c2 (117) P-4b2 (118) P-4n2 (119) I-4m2 (120) I-4c2(121) I-42m(122) I-42d两种定位:1)-42m (上):c为-4,a为2,a+b为⊥m。
2)-4m2(下):c为-4,a为⊥m,a+b为2。
15 4/mmm (123) P4/mmm(124) P4/mcc(125) P4/nbm(126) P4/nnc(127) P4/mbm(128) P4/mnc(129) P4/nmm(130) P4/ncc(131)P42/mmc(132)P42/mcm(133) P42/nbc(134) P42/nnm(135) P42/mbc(136)P42/mnm(137) P42/nmc(138) P42/ncm(139) I4/mmm(140) I4/mcm(141) I41/amd(142) I41/acdc为4+⊥m,a为2+⊥m,a+b为2+⊥m。
5 三方晶系点群空间群对称要素方位关系16 3 (143) P3(144) P31(145) P32(146) R3c方向为3次轴或3次螺旋轴(P为六方原始格子,R为菱面体格子,下同)17 -3 (147) P-3 (148) R-3c为-318 32 (149) P312(150) P321(151) P3112(152) P3121(153) P3212(154) P3221(155) R32两种定位:1) 321:c为3,a为2,2a+b方向无(左图)2) 312:c为3,a方向无,2a+b为2 (右图)19 3m (156) P3m1 (157) P31m (158) P3c1 (159) P31c (160) R3m (161) R3c两种定位:1) 3m1:c为3,a为⊥m,2a+b方向无(上图)2) 31m:c为3,a方向无,2a+b为⊥m (下图)(实际为a包含对称面)20 -3m (162) P-31m(163) P-31c(164) P-3m1(165) P-3c1(166) R-3m(167) R-3c两种定位:1) -3m1:c为-3,a为2+⊥m,2a+b方向无(上图)2) -31m:c为-3,a方向无,2a+b为2+⊥m (下图) (实际为a包含对称面)6 六方晶系(Hexagonal) 三个方位:c,a,2a+b点群空间群对称要素方位关系21 6 (168) P6 (169) P61 (170) P65 (171) P62 (172) P64 (173) P63c为622 -6(174) P-6c为-6(即为3+⊥m)23 6/m (175) P6/m (176) P63/mc为6+⊥m24 62(622) (177) P622(178) P6122(179) P6522(180) P6222(181) P6422(182) P6322c为6,a为2,2a+b为225 6mm (183) P6mm(184) P6cc(185) P63cm(186) P63mcc为6,a为⊥m,2a+b为⊥m (6次轴包含6个对称面)26 -62m (187) P-6m2(188) P-6c2(189) P-62m(190) P-62c两种定位:1) -62m:c为-6(即3+⊥m),a为2,2a+b为⊥m (上图)2) -6m2:c为-6(即3+⊥m),a为⊥m ,2a+b 为2(下图)27 6/mmm (191) P6/mmm(192) P6/mcc(193)P63/mcm(194)P63/mmcc为6+⊥m,a为2+⊥m,2a+b为2+⊥m7 等轴晶系点群空间群对称要素方位关系28 23(195) P23 (196) F23 (197) I23 (198) P213 (199) I213c:2 a+b+c:329 m3(200) Pm-3 (201) Pn-3 (202) Fm-3 (203) Fd-3 (204) Im-3 (205) Pa-3 (206) Ia-3c :2+⊥m a+b+c: -330 43(432) (207) P432 (208) P4232 (209) F432 (210) F4132(211) I432(212) P4332 (213) P4132 (214) I4132c :4 a+b+c :3 a+b :231 -43m(215) P-43m (216) F-43m (217) I-43m (218) P-43n (219) F-43c (220) I-43dc:4 a+b+c:3 a+b:⊥m32 m3m (221) Pm-3m (222) Pn-3n (223) Pm-3n (224) Pn-3m (225) Fm-3m (226) Fm-3c (227) Fd-3m (228) Fd-3c (229) Im-3m (230) Ia-3d。