准晶

拼音：zhǔn jīng

准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。

准晶 - 结构

一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)。二维空间的彭罗斯拼图由内角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成，能够无缝隙无交叠地排满二维平面。这种拼图没有平移对称性，但是具有长程的有序结构，并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。

准晶 - 物理性质

1980年发现热力学稳定的准晶。这些新的准晶与最好的周期性合金相比，具有高度结构完整性。由于加强研究，发现它具有许多不寻常的物理性质：

1、有些是许多正常金属元素的合金所不可能有的。其中最突出的是十分高的电阻值(电导十分小);有许多准晶的电导比莫特(Mott)的金属(金属-绝缘体)的电导还小。

2、电阻的温度系数是负的。而且量度(magnitude)大。

3、电阻及其它电输送参数和成份及热处理的关系极端灵敏。

4、许多准晶的电阻当结构质量改善时增加;与典型金属合金的变化相反。

5、磁电阻大。Hall系数，和热电系数有不寻常的温度依赖关系;许多准晶的热导低。

6、在具有很大浓度过度金属原子的准晶中观察到抗磁性。

7、在十边形的合金中，在周期的方向和准周期的平面观察到各种物理参数的各向异性。

8、在许多准晶中，发现费米能级有十分低的状态密度。

目前(2011年)，也发现了准晶的一些优良应用性能;如机械强度大;已实验用到加强涡轮的页片上。它具有热导差;低摩檫和低粘附性等好的应用性能等。

此外，准晶在应用和基础研究方面尚有许多问题有待深入研究。因为它是固态物理中新的有序物质。

准晶 - 历史发现

直至20世纪80年代，人们把固体材料分为两大类，一类是晶体，其中原子作规则排列;另一类是非晶体，原子混乱排列。德国科学家在1850年就总结出晶体的平移周期性，即晶体中原子的三维周期排列方式可以概括为14种空间点阵。受这种平移对称约束、晶体的旋转对称只能有1、2、3、4、6等5种旋转铀。这种限制就像生活中不能用正五角形拼块铺满地面一样，晶体中原子排列是不允许出现5次或6次以上的旋转对称性的。

1984年中国、美国、法国和以色列等国家的学者几乎同时在淬冷合金中发现了存在有5次对称轴，确证这些合金相是具有长程定向有序，而没有周期平移有序的一种封闭的正20面体相，并称之为准晶体。以后又陆续发现了具有8次、10次、12次对称的准晶结构。

5次对称性和准晶的发现对传统晶体学产生了强烈的冲击，它为物质微观结构的研究增添了新的内容，为新材料的发展开拓了新的领域。

准晶 - 自然新发现

自然界中发现的物质——准晶

2009年7月15日，据美国《科学》杂志在线新闻报道，自从科学家在25年之前首次制造出这种物质以来，他们一直在寻思自然界是否也有能力形成这种物质。为了找到答案，研究人员在那些包含有形成准晶的物质——铝、铜和铁——的岩石中展开了搜索。

一个计算机程序最终帮助科学家缩小了范围——他们在一种名为khatyrkite的岩石中找到了准晶。这一发现也使得准晶被划入了一种真实存在的矿物质。研究人员《科学》杂志上报告了这一发现。