Кристаллическая решётка

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Кристалли́ческая решётка — вспомогательный геометрический образ, вводимый для анализа строения

группы трансляции. Это расположение замечательно тем, что относительно каждой точки все остальные расположены совершенно одинаково. Применение к решётке в целом любой из присущих ей трансляций
приводит к её параллельному переносу и совмещению. Для удобства анализа обычно точки решётки совмещают с центрами каких-либо атомов из числа входящих в кристалл, либо с элементами симметрии.

Общая характеристика

В зависимости от пространственной симметрии, все кристаллические решётки подразделяются на семь

класса симметрии, а с учётом винтовых осей симметрии и скользящих плоскостей симметрии на 230 пространственных групп
.

Помимо основных трансляций, на которых строится элементарная ячейка, в кристаллической решётке могут присутствовать дополнительные трансляции, называемые решётками Браве. В трёхмерных решётках бывают гранецентрированная (F), объёмноцентрированная (I), базоцентрированная (A, B или C), примитивная (P) и ромбоэдрическая (R) решётки Браве. Примитивная система трансляций состоит из множества векторов (a, b, c), во все остальные входят одна или несколько дополнительных трансляций. Так, в объёмноцентрированную систему трансляций Браве входит четыре вектора (a, b, c, ½(a+b+c)), в гранецентрированную — шесть (a, b, c, ½(a+b), ½(b+c), ½(a+c)). Базоцентрированные системы трансляций содержат по четыре вектора: A включает вектора (a, b, c, ½(b+c)), B — вектора (a, b, c, ½(a+c)), а C — (a, b, c, ½(a+b)), центрируя одну из граней элементарного объёма. В системе трансляций Браве R дополнительные трансляции возникают только при выборе гексагональной элементарной ячейки и в этом случае в систему трансляций R входят вектора (a, b, c, 1/3(a+b+c), —1/3(a+b+c)).

Типы центрировок решёток Браве
Примитивная Базоцентрированная Гранецентрированная Объёмноцентрированная Дважды-объёмноцентрированная (Ромбоэдрическая)
Примитивная Базоцентрированная Гранецентрированная Объёмноцентрированная Дважды-объёмноцентрированная (Ромбоэдрическая)

Классификация решёток по симметрии

Сингонии:

  • Низшая категория (все трансляции не равны друг другу)
    • Триклинная: ,
    • Моноклинная: ,
    • Ромбическая: ,
  • Средняя категория (две трансляции из трёх равны между собой)
    • Тетрагональная: ,
    • Гексагональная: ,
    • Тригональная: ,
  • Высшая категория (все трансляции равны между собой)
    • Кубическая: ,
Сингония Тип центрировки ячейки Браве
примитивная базо-
центрированная
объёмно-
центрированная
гране-
центрированная
дважды
объёмно-
центрированная
Триклинная
(параллелепипед)
Triclinic
Моноклинная
(призма с параллелограммом в основании)
Monoclinic, simple Monoclinic, centered
Ромбическая
(прямоугольный параллелепипед)
Orthohombic, simple Orthohombic, base-centered Orthohombic, body-centered Orthohombic, face-centered
Тетрагональная
(прямоугольный параллелепипед с квадратом в основании)
Tetragonal, simple Tetragonal, body-centered
Гексагональная
(призма с основанием правильного центрированного шестиугольника)
Hexagonal Hexagonal
Тригональная
(равносторонний параллелепипедромбоэдр)
Rhombohedral
Кубическая
(куб)
Cubic, simple Cubic, body-centered Cubic, face-centered

Объём ячейки

Объём элементарной ячейки в общем случае вычисляется по формуле:

Примечания

Литература

  • Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Статистическая физика. Часть 1. — Издание 3-е, доп. — М.: Наука, 1976. — 584 с. — («Теоретическая физика», том V). — Глава XIII
  • Н. Ашкрофт, Н. Мермин Физика твёрдого тела. Том I.
  • Ф. Ф. Греков, Г. Б. Рябенко, Ю. П. Смирнов Структурная кристаллография — Л.:издательство ЛГПИ, 1988.

Ссылки