【原创】关于准晶的概念

作者 myselina: 来源: 小木虫 700 14 举报帖子

看到一些人对于准晶这个概念不是很清楚，开个帖子说一下。

1，准晶是一种特殊结构的晶体（注意它是一种晶体），原子的排列没有周期性，但是长程有序，因此在TEM和XRD中都表现出明锐的亮点或者峰。很多人认为准晶是介于晶体和非晶的一种物质，因此XRD的峰应该比较宽，这个想法是错的，高质量的准晶单晶的峰很窄，跟Silicon差不多。准晶单晶看起来也跟普通的晶体没有什么区别，断面跟silicon晶体的断面类似，非常的亮。看一下我发表在Journal of crystal Growth上面的Growth of large single-grain quasicrystals in the Ag–In–Yb system by Bridgman method 估计有些印象。

2，准晶的结构非常复杂，很难通过常规的方法解析。准晶没有周期性，所以没有晶胞的概念，从另一个角度也可以说准晶的晶胞是无穷大的。准晶的结构解析在实验上存在很多的困难，通过电子衍射和X射线衍射的方法可以得到大概的结构，但是很难确定不同元素原子的位置。An Pang Tsai发现的Cd-Yb准晶是一个特例，因为里面只有2中元素，大大的简化了结构解析，经过多年的努力An Pang Tsai跟他的合作者最终把Cd-Yb准晶的结构成功的解析出来，从而使得Cd-Yb准晶成为第一个结构清楚的准晶，为研究准晶的物理性质和表面性质等提供了理论基础。准晶结构的数学表述，通常在高维空间中通过切割投影的方法实行。

3，准晶有稳定的也有亚稳态的。很多通过甩带的方法制备的准晶是亚稳态的，包括最早发现的Al-Mn准晶。后来An Pang Tsai等人发现了大量的稳定态准晶，这些准晶可以生长成毫米或者厘米尺寸的单晶，其中最有代表性的就是Al-Fe-Cu, Al-Ni-Co, Al-Pd-Mn，以及Cd-Yb和Ag-In-Yb准晶。但目前，对准晶稳定的机制还不清楚。

4，准晶的概念现在不仅仅在合金中，科学家们已经人工合成出了一些高分子的准晶，如liquid quasicrystal, 最近一些做合成的人又合成了一些纳米粒子，这些纳米粒子能够自组装成具有准晶结构的纳米结构。准晶的结构还为设计新型的材料提供了思路，比如光子准晶。

5，目前对于准晶的研究有几个方向。首先，是新型准晶的发现，尤其是稳定的二元准晶；其次，大尺寸准晶单晶的制备，这个是很多物理性质、表面性质研究的基础，因为准晶的组分严格，单晶生长的窗口小，所以做起来比较困难；第三，准晶的结构解析方法的建立；第四；也是很重要的，准晶物理性质的研究和控制，准晶有很多很好的物理性质，但是很难应用，如果能有效的调控这些物理性质，对开发准晶的应用将有很好的指导意义；第五；准晶的表面结构和性质，准晶一些优良的表面性质与其表面结构有着紧密的联系，但是对准晶表面结构的了解还不够，并且准晶作为一种准周期结构的衬底，在上面生长具有准周期结构的薄膜或者纳米结构在物理研究上也是很有意义的。

最后，欢迎同行交流msecuican@hotmail.com 返回小木虫查看更多

今日热帖