晶体的对称性与空间群

晶体空间群

c,β= a c,γ=a b

晶体中可代表整个晶体点阵的最小体积,成为素晶胞(primitive cell), 也叫单晶胞(简称单胞)。

为了直观,这里采用简化的二维晶胞来说明。

如图3.3(a)中1~4所示,一种晶体点阵有多种选取简单晶胞的可能方式。从图3.3(a)中1~4所示,一种晶体点阵有多种选取简单晶胞的可能方式。从图3.3可以看出,这些简单晶胞具有相同的体积,各有一个点阵点。

选择合适的晶胞,必须以有利于描述晶体的对称性为基本原则,即选择对称性最高的晶胞。也就是所,要选择具有2次、4次甚至6次等高对称性的晶胞。晶胞原点一般选在倒反中心上。简单晶胞的所有夹角可能都是非直角。有时候,可能划出一个体积数倍于简单晶胞、且对称性更高的晶胞,以便更高地表达晶体的对称性。这些就是带心经年报,也叫复晶胞,每个复晶胞所含点阵数为2,3或4。 3.1.2 原子参数

原子参数(atomic parameters)通常用三个单位向量a, b和c所定义的晶轴(crystallographic axes)来描述,晶胞参数被用作单位,而原子坐标则用分数坐标(fractional coordinates)x,y和z来表示;原子的向量r 与三个单位向量的关系为 r=xa+yb+zc (3.2)

如果一个原子位于晶胞的中心,则其坐标为(1/2, 1/2,1/2), 如果一个原子位于晶胞的原点,则其坐标为(0,0,0)。 3.1.3 七个晶系

晶体除了三维周期性之外,还有一个非常重要的性质,就是对称性。(晶体对称性的详细内容将在第3.3节讨论。这里只讨论晶格的对称性。不同晶格有不同的特征和对称性,例如,如果有一个2次轴(2-fold axis)与b轴平行,b轴与a轴和c轴的夹角γ和α必均为90o。 如果有一个3次轴(3-fold axis)与c轴平行,a轴和b轴的夹角γ必为120o。将晶体所有可能的对秤加以考虑,可以分为七个晶系(crystal systems)(表3.1)。这些晶系由于各自对称性的不同而导致晶胞的形状各异。 表3.1 七个晶系 三斜 triclinic a≠b≠c;α≠β≠γ

单斜 monoclinic a≠b≠c;α=γ=90oβ≠90o

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