第六章晶体点阵结构.pptx

第六章 晶体的点阵结构与X射线衍射法; 6.1 晶体的性质与结构特征; 洞 仙 歌 泗洲中秋作 宋 ? 晁补之;天上飘落的晶体;晶体内部各部分的宏观性质相同,称为晶体性质的均匀性. 非晶体也有均匀性, 尽管起因与晶体不同. 晶体特有的性质是异向性、自范性、对称性、确定的熔点、X光衍射效应:;均匀性;各向异性; 蓝晶石两个方向上的硬度差异显著,有“二硬石”之称; 古代的宝石工匠早就知道钻石的八面体面（111）特别难以抛光…… 1669年巴尔托林发现了光束通过冰洲石的双折射现象: ;石墨在平行于层的方向上电导率高且为半金属性导电; 垂直于层的方向上电导率低且为半导体性导电.;晶体的自范性;晶体的对称性;晶体有确定的熔点;晶体的X射线衍射效应; 晶态结构示意图 按周期性规律重复排列;非晶态结构示意图; 6.2 现代科技中的晶体材料; 半导体的后起之秀——砷化镓; 利用方解石的双折射现象可以制成偏光棱镜；利用氯化钠、溴化钾等碱卤晶体的透红外性能可以制作各种红外分光光度计的窗口.; 现代科技中的晶体——激光材料; 1981年发展的碰撞锁模染料激光器产生飞秒(1 fs=10-15 s)级激光脉冲. 90年代, 更稳定的全固体超快掺钛蓝宝石飞秒激光器出现, 使飞秒化学成为物理化学界的重要研究领域. 1999年诺贝尔化学奖授予Ahmed H Zewail教授,以表彰他利用飞秒激光脉冲技术研究超快化学反应过程和过渡态的开拓性工作.; 现代科技中的晶体：红外热成象; 锗酸铋（BGO）晶体是一种新型闪烁晶体，在基本粒子、空间物理和高能物理等研究领域有广泛应用. 丁肇中教授在西欧核研究中心领导的L3实验使用大量BGO. 上海硅酸盐研究所生产的长25 cm、重5 kg的BGO晶体以分辨率最高、光衰量最低、均匀性最好等优点在国际市场竞争中取???，被国际科技界公认为佼佼者.; 20世纪70年代, 美国Raytheon公司的M.J.Weber和R.R.Monchamp将BGO作为固体激光材料, 研究其光谱性质. 他建立了一台X射线激发荧光光谱仪. 按照常规, Bi3+是磷光体激活剂, 但浓度只有百分之几, 否则, 离子间相互作用引起非辐射衰减导致荧光淬灭. 然而, 在BGO晶体中, Bi3+浓度高达1.38?1022个/cm3. 由此看来, BGO不可能是闪烁晶体. 但Weber没有墨守成规, 毅然用BGO作了实验, 发现了这种性能优异的闪烁晶体. 由于BGO的重要价值, 国际上竞相采用晶体生长技术来制造它. 但早期的提拉法对有实际用途的大晶体并不适合.中科院上海硅酸盐研究所大胆创新, 发展了改进的坩锅下降法, 为BGO工业化生产铺平了道路. 围绕着BGO的这两件事, 对于你有什么启发呢?; 非线性光学晶体： KTP; 非线性光学晶体：LiNbO3; 利用Y晶体使光减速; 中子也有波动性，是研究凝聚态物质不可缺少的工具. 为此需要将反应堆中引出的中子束单色化. 单晶对于中子束是有效的单色器.; 现代科技中的晶体——超导材料; 铝化镍中Ni与Al的穿插使这种合金在高温仍有很高强度, 抗腐蚀能力强. 对能源系统具有重要意义.; 在Ni、Co、Al等基体中生长出的碳化钽针状晶体，像混凝土中的钢筋一样，使材料强度大大增加.; 6.3.1 结构基元与点阵 晶体的周期性结构使得人们可以把它抽象成“点阵”来研究.将晶体中重复出现的最小单元作为结构基元(各个结构基元相互之间必须是化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同),用一个数学上的点来代表,称为点阵点.整个晶体就被抽象成一组点,称为点阵.;点阵的数学定义 ;正当空间格子的标准: 1. 平行六面体 2. 对称性尽可能高 3. 含点阵点尽可能少 正当空间格子有7种形状，14种型式;14种布拉维格子之一：立方简单（cP）;14种布拉维格子二：立方体心（cI）;14种布拉维格子三：立方面心（cF