| 词条 | 晶体学 |
| 释义 | § 晶体学 § 正文 关于晶体（或广而言之，晶态物质）的科学。主要研究晶体的对称性、晶体结构（包括测定晶体结构的方法）以及晶体生长过程和晶体的物理性能。晶体学具有明确的研究对象和卓具特色的研究方法。由于晶体类型繁多，分布又极其广泛，晶体学已延伸到物理学、化学、生物学、矿物学和冶金学等不同学科之中，而成了材料科学的必要基础。 自古以来，人类就对美丽晶莹的晶体发生了浓厚兴趣。到17、18世纪，晶体学开始以一门独立学科的面目出现。发展最早的部分是几何晶体学，从矿物晶体外形的规律性出发，逐步深入探讨周期性结构的对称性。19世纪末E.C.费奥多罗夫与A.M.熊夫利导出了 230种空间群，从而全面奠定了几何晶体学理论基础。直到1912年M.von劳厄等发现了X 射线在晶体中的衍射现象以后,这些理论才得到全面证实和广泛应用。到20世纪中叶Α.Β.舒布尼科夫等引入色对称性的概念，对空间群理论作了重要的推广，可用于诠释磁结构的对称性。 晶体X射线衍射的发现引起了晶体学的重大变革,开创了晶体微观结构研究的新纪元。布喇格父子对于 X射线结构分析的发展作出了重大贡献；随后电子衍射和中子衍射也被用来作结构分析的手段，并辅以多种能谱方法,使晶体结构分析方法有了很大改进。从简单的NaCl、KCl到结构极其复杂的蛋白质,数以万计的晶体结构业已探明，提供了发展晶体化学这一学科的丰富资料。经典的结构分析在于从衍射图样来推求晶胞中的电子密度分布，从而定出各原子的位置。这样定出来的是对时空取平均值的静态结构，通称为理想结构。但晶体的实际结构具有更为丰富的内容。首先，实际晶体不可能是绝对完整的，晶体内存在有各种类型的缺陷（见晶体缺陷），如位错、点缺陷和面缺陷等。从50年代开始发展了多种直接观察晶体缺陷的技术，已进行了大量的工作。特别是近年来发展的高分辨率电子显微术可以直接观察晶体结构，并且能辨识出视野中各局域的结构差异，成为研究晶体实际结构的重要手段(见点阵像)。其次，晶体表面几个原子层中的结构和大块样品内部结构有差异。低能电子衍射等技术的发展提供了探测表面结构的方法，并已开辟了表面晶体学这一新领域。晶体中的原子并非静止不动，而是不断地作热振动，热中子非弹性散射和光的散射、光的吸收等技术已用来探测点阵振动的模式，追踪结构相变中这些模式的变化，为开拓动态晶体学作出了贡献（见点阵动力学的实验研究方法）。 晶体生长（或其逆过程──溶解）是和晶体实际结构息息相关的, 也牵涉到一系列的非平衡态热力学和动力学的问题，在技术上又有重要性，已经进行了不少工作（见晶体生长理论、晶体生长技术）。 阐明晶体结构与性能的关系构成了晶体学的另一重要领域。已经从几个不同的观点来处理这方面的问题。①从宏观唯象的观点用张量表示来描述各向异性连续介质的物理性能（见晶体物理性能的对称性）。这在19世纪末W.佛克脱的专著中规模初具。而结合技术应用中有关问题的研究则尚在进一步发展之中。②以微观的点阵动力学的观点来阐明晶体的热学、介电及光学性质。这是M.玻恩学派的重要贡献。近年来在联系结构相变的机制方面又有一些新的发展。③晶体的电子结构理论，从周期场中电子能态规律出发所建立的晶体能带结构理论可为代表（见固体的能带）。目前理论已向结构更加复杂的晶体延拓，与此同时，发展了多种实验技术来验证理论是否正确。④用晶体缺陷的分布和运动来解释对晶体结构敏感的性能。晶体范性的位错理论就是一个典型的例子。而硬铁磁性和硬超导性（见铁磁性、第二类超导体）的一些问题也为人所注意研究。总之，目前晶体物理性能的研究已在广阔的领域里活跃地开展，它和范围更广的固体物理学汇合在一起（两者之间并无明确的界限），推动技术材料的开发工作。 参考书目 W.L.Bragg，ed.,The Crystalline State，Vol.1～4,Bell,London,1949～1965. S.Flügge,Red.,Kristallphysik,Strukturforschung, Handbuch der Physik, Bd.7, Bd.32,Strukturforschung, Springer Verlag.Berlin,1955,1957. § 配图 § 相关连接 |
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