Вопросы на три (Alex.BiT & Рома Edition) (987495), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

Всего известно 230 пространственных (фёдоровских) групп симметрии , и любой кристалл относится к одной из этих групп. Трансляционные компоненты элементов микросимметрии макроскопически не проявляются, например винтовая ось в огранке кристаллов проявляется как соответствующая по порядку простая поворотная ось. Поэтому каждая из 230 групп макроскопически сходственна с одной из 32 точечных групп. Например, точечной группе mmm или D_2h сходственны 28 пространственных групп. Совокупность переносов, присущих данной пространственной группе, есть её трансляционная подгруппа, или Браве решётка; таких решёток существует 14.

Симметрия слоев и цепей. Для описания плоских или вытянутых в одном направлении фрагментов структуры кристаллов могут быть использованы группы — двумерно периодические и — одномерно периодические в трёхмерном пространстве. Эти группы играют важную роль в изучении биологических структур и молекул. Например, группы описывают строение биологических мембран, группы — цепных молекул (рис. 8, а) палочкообразных вирусов, трубчатых кристаллов глобулярных белков (рис. 8, б), в которых молекулы уложены согласно спиральной (винтовой) симметрии, возможной в группах .

Обобщённая симметрия. В основе определения симметрии лежит понятие равенства (1, б) при преобразовании (1, а). Однако физически (и математически) объект может быть равен себе по одним признакам и не равен по другим. Например, распределение ядер и электронов в кристалле антиферромагнетика можно описать с помощью обычной пространственной симметрии, но если учесть распределение в нём магнитных моментов (рис. 9), то «обычной», классической симметрии уже недостаточно. К подобного рода обобщениям симметрии относится антисимметрия и цветная симметрия. В антисимметрии в дополнение к трём пространственным переменным x₁, x₂, x₃ вводится добавочная, 4-я переменная x₄ = ± 1. Это можно истолковать таким образом, что при преобразовании (1, а) функция F может быть не только равна себе, как в (1, б), но и изменить знак. Условно такую операцию можно изобразить изменением цвета (рис. 10). Существует 58 групп точечной антисимметрии и 1651 пространственная группа антисимметрии (шубниковских групп). Если добавочная переменная приобретает не два значения, а несколько (возможны числа 3, 4, 6, 8,..., 48), то возникает «цветная» симметрия Белова. Так, известна 81 точечная группа G₀^{3, ц}. Основные приложения обобщённой симметрии в кристаллографии — описание магнитных структур.

Др. обобщения симметрии: симметрия подобия, когда равенство частей фигуры заменяется их подобием (рис. 11), криволинейная симметрия, статистическая симметрия, вводимая при описании структуры разупорядоченных кристаллов, твёрдых растворов, жидких кристаллов, и др.

Люминофо́ры (от лат. lumen — свет и греч. phoros — несущий) — вещества, способные преобразовывать поглощаемую ими энергию в световое излучение (люминесцировать). По химической природе люминофоры разделяются на неорганические, большинство из которых относится к кригаллофосфорам, и органические. Свечение неорганических люминофоров (кристаллофосфоров) обусловлено в большинстве случаев присутствием посторонних катионов, содержащихся в малых количествах (до 0,001%). Такие примеси (активаторы) обычно являются катионами металлов; например, свечение сульфида цинка активируется катионом меди. Неорганические люминофоры применяют в люминесцентных лампах, электронно-лучевых трубках, для изготовления рентгеновских экранов, служат индикаторами радиации и др. Органические люминофоры (люмогены) применяют для изготовления ярких флуоресцентных красок, люминесцирующих материалов, используют в чувствительном люминесцентном анализе в химии, биологии, медицине и криминалистике.

Адге́зия (от лат. adhaesio — прилипание) в физике — сцепление поверхностей разнородных твёрдых и/или жидких тел. Адгезия обусловлена межмолекулярным взаимодействием (вандерваальсовым, полярным, иногда — образованием химических связей или взаимной диффузией) в поверхностном слое и характеризуется удельной работой, необходимой для разделения поверхностей. В некоторых случаях адгезия может оказаться сильнее, чем когезия, т. е. сцепление внутри однородного материала, в таких случаях при приложении разрывающего усилия происходит когезионный разрыв, т. е. разрыв в объёме менее прочного из соприкасающихся материалов.

Миллеровские индексы, кристаллографические индексы, целые числа, характеризующие расположение граней и соответствующих им атомных плоскостей в кристалле. М. и. связаны с длиной отрезков, отсекаемых соответствующей плоскостью на трёх осях кристаллографической системы координат. Длины отрезков, отсекаемых любой атомной плоскостью кристалла на осях координат, выраженные в постоянных решётки а, b, с, всегда являются целыми числами p₁, p₂, p₃. Если обратные им величины привести к общему знаменателю, а затем отбросить его, то полученные 3 целых числа h = p₂p₃, k = p₁p₃, l = p₁p₂ и есть М. и. Они записываются в круглых скобках (hkl). Отрицательные М. и. обозначают плоскости, пересекающиеся с отрицательными направлениями осей координат. М. и. совокупности плоскостей, симметрично равных друг другу (см. Симметрия кристалла), записывают в фигурных скобках {hkl}.

Помимо кристаллографии М. и. используются также в рентгенографии, электронографии и нейтронографии для обозначения пучков, рассеянных соответствующими атомными плоскостями кристалла.

Сингония кристаллографическая, подразделение кристаллов по признаку симметрии их элементарной ячейки. С. к. характеризуется соотношениями между осями а, b, с и углами , ,  ячейки. Существует 7 С. к.: кубическая (а = b = с,  =  =  = 90°), тетрагональная (а = b  с,  =  =  = 90°), гексагональная (а = b  с,  =  = 90°,  = 120°), тригональная (а = b = с,  =  =   90°), ромбическая (а  b  с,  =  =  = 90°), моноклинная (а  b  с,  =  = 90°,   90°), триклинная (a  b  c,       90°). Являясь наиболее крупным классификационным подразделением в симметрии кристаллов, каждая С. к. включает в себя несколько точечных групп симметрий и Браве решёток.

Точечная группа симметрии кристаллов, совокупность операций симметрии, совмещающих кристалл с самим собой, при которых одна точка кристалла остаётся неподвижной. Т. г. описывают внешнюю форму (огранку) кристаллов. Существует 32 Т. г. симметрии, называемые также классами кристаллов; см. Симметрия кристаллов.

Браве решётка, вид пространственных решёток кристаллов, установленный впервые французским учёным О. Браве в 1848. Браве высказал гипотезу о том, что пространственные решётки кристаллов построены из закономерно расположенных в пространстве точек — узлов (где расположены атомы), которые могут быть получены в результате повторения данной точки путём параллельных переносов (трансляций) (рис. 1). Проведением прямых линий и плоскостей через эти точки пространственная решётка разбивается на равные параллелепипеды (ячейки). Всего существует 14 видов таких решёток, которыми в первом приближении может быть описана структура любого кристалла. Б. р. делятся на 4 типа (см. рис. 2): 1) примитивный — узлы расположены только в вершинах параллелепипеда, 2) базоцентрированный — имеется ещё по одному узлу в центрах двух противолежащих граней, 3) объёмноцентрированный — к примитивному типу добавлен узел в центре ячейки, 4) гранецентрированный — имеется по одному узлу в центре каждой грани. Б. р. распределяются по сингониям (системам) следующим образом: триклинная — 1, моноклинных — 2, тетрагональных — 2, ромбических — 4, тригональная (ромбоэдрическая) — 1, гексагональная — 1, кубических — 3.

Рис. 2. Решётки Браве. Сингонии: кубическая — куб со сторонами a = b = c и углами между ними  =  =  = 90°; тетрагональная — параллелепипед a = b  c,  =  =  = 90°; ромбическая — параллелепипед a  b  c,  =  =  = 90°; тригональная (ромбоэдр — куб, вытянутый вдоль пространственной диагонали) a = b = c,  =  =   90°; гексагональная — состоит из трех призм с основанием в форме ромба a = b  c,  =  = 90°,  = 120°; моноклинная — параллелепипед a  b  c,  =  = 90°,   90°; триклинная — косоугольный параллелепипед a  b  c,       90°.

Эпитаксия. Кристаллы, возникающие на поверхностях др. кристаллов, ориентированы относительно них закономерно. Например, при К. Au (из атомарного пучка) на поверхности кристалла NaCl кристаллики Au ориентированы параллельно грани NaCl либо гранями куба, либо гранями октаэдра. Явление ориентированного нарастания называется эпитаксией Эпитаксия из газовой фазы происходит, если температура подложки выше некоторой критической (если температура ниже, то кристаллики ориентированы хаотично) и сильно зависит от чистоты и дефектности подложки, состава окружающей среды, а также от предварительного облучения подложки электронами или рентгеновскими лучами. Подложка ориентирует кристаллики даже через тонкие (~1000Ǻ) плёнки угля, поливинилхлорида, окиси цинка, селена, если последние нанесены не в сверхвысоком вакууме.

Эпитаксия используется для получения монокристаллических плёнок, применяемых, в частности, в микроэлектронике. При этом на монокристальной подложке образуются отдельные, одинаково ориентированные кристаллики, которые затем срастаются в сплошную плёнку. Чистота и совершенство подложки сильно влияют на качество плёнки и её структуру. Дефекты плёнки возникают на примесях, а также в местах срастания отдельных кристалликов.

Анизотропия (от греч. ánisos — неравный и tróроs — направление), зависимость физических свойств вещества (механических, тепловых, электрических, магнитных, оптических) от направления (в противоположность изотропии — независимости свойств от направления). Примеры А.: пластинка слюды легко расщепляется на тонкие листочки только вдоль определённой плоскости (параллельно этой плоскости силы сцепления между частицами слюды наименьшие); мясо легче режется вдоль волокон, хлопчатобумажная ткань легко разрывается вдоль нитки (в этих направлениях прочность ткани наименьшая).

Естественная А. — наиболее характерная особенность кристаллов. Именно потому, что скорости роста кристаллов в разных направлениях различны, кристаллы вырастают в виде правильных многогранников: шестиугольные призмы кварца, кубики каменной соли, восьмиугольные кристаллы алмаза, разнообразные, но всегда шестиугольные звёздочки снежинок. Анизотропны, однако, не все свойства кристаллов. Плотность и удельная теплоёмкость у всех кристаллов не зависят от направления. А. остальных физических свойств кристаллов тесно связана с их симметрией и проявляется тем сильнее, чем ниже симметрия кристаллов.

При нагревании шара из изотропного вещества он расширяется во все стороны равномерно, т. е. остаётся шаром. Кристаллический шар при нагревании изменит свою форму, например превратится в эллипсоид (рис. 1, а). Может случиться, что при нагревании шар будет расширяться в одном направлении и сжиматься в другом (поперечном к первому, рис. 1, б). Температурные коэффициенты линейного расширения вдоль главной оси симметрии кристалла (_//) и перпендикулярно этой оси (_) различны по величине и знаку.

Характеристики

Список файлов вопросов/заданий