6.2 准晶
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准晶简述——2011年度诺贝尔化学奖孙俊良【摘要】2011年诺贝尔化学奖颁发给了以色列科学家DanShechtman,以表彰他在准晶发现上的突出贡献。
本文简单介绍准晶发现的重要意义及其结构的描述方式。
【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2012(027)002【总页数】4页(P6-9)【关键词】诺贝尔化学奖;准晶体;结构【作者】孙俊良【作者单位】北京大学化学与分子工程学院,北京100871【正文语种】中文【中图分类】O753.3瑰丽多彩的具有规则外形的晶体一直是人们乐于收集和欣赏的对象,如各种宝石,钻石等(图1)。
为了了解这些晶体的内在本质,人们在17世纪就开始了晶体学方面的研究,但早期的晶体学局限于几何外形和一些假说上。
随着1912年X射线晶体学的诞生,晶体学得到了迅速发展,并连续获得了诺贝尔奖(如Max von Laue,1914年诺贝尔物理学奖;William Henry Bragg和William Lawrence Bragg,1915年诺贝尔物理学奖)。
其后晶体学被应用到各种物理学、化学和生物学领域,逐渐发展成为一种非常完备、无可辩驳的描述物质结构的方法。
传统的晶体学理论遇到的唯一也是最大的挑战就是Dan Shechtman在1982年发现的Al-Mn合金急冷相中准晶[1]。
准晶所具有的5次对称性(图1)从根本上改变了人们对晶体的看法,晶体的定义也因此被改写。
图1 普通的具有三维平移对称性的晶体(绿宝石Be3Al2(SiO3)6)和十二面体准晶单晶(ZnMgY体系)的照片1 准晶的发现在准晶发现之前,为了区别于非晶,晶体的一般要求是该固体具有规则外形,而其内部结构中的原子、离子或分子在空间排列成具有三维周期性的格子。
根据这个定义,传统的晶体学理论在19世纪就已基本发展完善,它包括7个晶系,14种Bravais格子,32种晶体学点群以及由此得到的230个空间群[2]。
这一理论在20世纪初被X射线晶体学所“证实”。
准晶、准晶凝固及其在材料工程上的应用(一)朱祖昌;杨弋涛;陈思悦【摘要】准晶是不具有三维周期平移序,而只具有准周期长程平移序和旋转对称性的新固体结构形态.Shechtman发现准晶使人们对晶体的认识发生了根本性变化.正是因为如此,原来的“原子在空间的规则重复排列”的晶体定义已改为“具有本质的明锐衍射花样的任何固体”.准晶绝大多数出现在Al基合金中.准晶按热力学稳定程度分亚稳相和稳定相.在自然界还存在着一些天然态准晶.为此,准晶可由熔体快速凝固或慢速凝固予以制造,并且可以应用Bndgman和CzochrMski等方法制取准晶单晶.准晶具有一些独特的特性.准晶在材料工程上应用的核心点是在材料组织中出现准晶会使其力学性能得到提高.对铝基合金相应的方法可获得以准晶相为主体的组织和在固溶体的基体上出现准晶相.对钢铁材料是通过合金成分设计和热处理方法研究使在材料基体上弥散析出准晶相.【期刊名称】《热处理技术与装备》【年(卷),期】2017(038)001【总页数】7页(P68-74)【关键词】准晶;凝固;铝基合金;马氏体时效钢;弥散析出;应用【作者】朱祖昌;杨弋涛;陈思悦【作者单位】上海工程技术大学,上海201620;上海大学,上海200072;上海市机电设计研究院有限公司,上海200040【正文语种】中文【中图分类】TG111.4自从Shechtman1982年发现准晶和在1984年发表后,准晶的研究在全世界范围内风起云涌般地开展。
特别在1986年发现了热力学上稳定的准晶相和2009年在自然界存在天然态准晶以后,这就使研究和应用准晶进入了全新的时期。
本文对准晶的发现、分类、准晶凝固、准晶相关性能和应用作比较详细论述,使材料工作者有相当清楚的认识,并能从事准晶在材料工程方面的应用研究。
以色列海法(Haifa)市以色列理工学院材料工程系的材料科学博士丹尼尔·谢赫特曼(Daniel Shechtman)于1981~1983年参加美国Johns Hopkins大学访问度假工作时,与美国马里篮州盖瑟斯堡市的美国国家标准技术研究所(NIST)合作研究Al-过渡金属合金快速凝固项目。