固體物理論文

1、化學(xué)鍵理論在材料科學(xué)與工程中的應(yīng)用湯裕 143111046 材料學(xué)（中南大學(xué) 材料科學(xué)與工程，長(zhǎng)沙 410083）摘要：本文綜述了化學(xué)鍵理論和化學(xué)鍵模型的提出和發(fā)展以及化學(xué)鍵理論在材料中的應(yīng)用，具體說(shuō)明了其在晶體生長(zhǎng)，晶體性質(zhì)的研究，晶體材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，晶體材料的缺陷和晶體的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)應(yīng)用。關(guān)鍵詞：化學(xué)鍵;晶體;應(yīng)用application of chemical bond theory in materials science and engineering tang yu(school of materials science and engineering, central south un

2、iversity, changsha 410083,china) abstract: this paper reviewed the chemical bond theory and chemical bond models propose and development in the material application, specifying in crystals growth, crystals properties research, crystal materials design , crystal structure and crystals defects in mate

3、rials prediction.keywords:chemical bond;crystals;applications1化學(xué)鍵1.1化學(xué)鍵理論的提出和發(fā)展化學(xué)鍵的概念是在總結(jié)長(zhǎng)期實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上建立和發(fā)展起來(lái)的，用來(lái)概括觀察到的大量化學(xué)事實(shí)，特別是用來(lái)說(shuō)明原子為何能以-定的比例結(jié)合成具有確定幾何形狀的、相對(duì)穩(wěn)定和相對(duì)獨(dú)立的、性質(zhì)與其組成原子完全不同的分子。1863年就有人說(shuō)過(guò)“原子之間的化學(xué)鍵合方式”、“原子之間的化學(xué)鍵”的話。frankland在1866年也指出，他使用鍵這個(gè)詞表示將原子結(jié)合在一起的作用。開(kāi)始時(shí)，人們?cè)谙嗷ソY(jié)合的兩個(gè)原子之間畫(huà)-根短線作為化學(xué)鍵的符號(hào)。自從發(fā)現(xiàn)電子后，19

4、16年lewis等人提出了原子價(jià)的電子理論。認(rèn)為原子價(jià)可以分為共價(jià)和電價(jià)兩種，共價(jià)是由兩個(gè)原子共用-對(duì)電子構(gòu)成的，電價(jià)是由正負(fù)離子之間的庫(kù)侖引力構(gòu)成的，原子在化合時(shí)失去、獲得或共享電子，其目的是使它們的外層電子形成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)，并指出原子間的相互作用是價(jià)電子和各原子核的相互作用。這就確立了化學(xué)鍵的形成是源于電子轉(zhuǎn)移和電子共用的觀點(diǎn)，但這卻不能合理地解釋共價(jià)鍵的方向性、氧分子的順磁性等問(wèn)題，也無(wú)法解釋兩個(gè)原子為何共享-對(duì)電子時(shí)就能相互結(jié)合的現(xiàn)象。量子理論建立以后，1927年heitler和london利用量子力學(xué)的方法研究氫分子的行為，認(rèn)為兩個(gè)氫原子結(jié)合成一個(gè)氫分子是由于電子密度的分布集中在兩個(gè)原

5、子核之間形成了化學(xué)鍵，并解釋了氫分子穩(wěn)定存在的原因。原則上闡明了化學(xué)鍵的本質(zhì)是相鄰原子間強(qiáng)烈吸引的相互作用，并且知道了化學(xué)鍵有多種類(lèi)型，其中主要的三種是電價(jià)鍵、共價(jià)鍵和金屬鍵，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代的化學(xué)鍵理論1,2。在分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵理論方面，pauling的貢獻(xiàn)最大。他長(zhǎng)期從事x-射線晶體結(jié)構(gòu)研究，一生致力于尋求分子內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息，把量子力學(xué)應(yīng)用于分子結(jié)構(gòu)，把原子價(jià)理論擴(kuò)展到金屬和金屬間化合物，提出了電負(fù)性概念和計(jì)算方法，創(chuàng)立了價(jià)鍵學(xué)說(shuō)和雜化軌道理論。1954年，由于pauling在化學(xué)鍵本質(zhì)研究和運(yùn)用化學(xué)鍵理論闡明物質(zhì)結(jié)構(gòu)方面的重大貢獻(xiàn)而獲得諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。直到20世紀(jì)60年代末，從事物理學(xué)研究的ph

6、illips和van vechien3首先提出了介電描述的化學(xué)鍵理論(或者稱(chēng)為p-v理論)。p-v理論成功地用于半導(dǎo)體型晶體性質(zhì)的定量計(jì)算，但是，其研究對(duì)象只限于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的anb8-n型晶體，而對(duì)復(fù)雜晶體卻不能進(jìn)行計(jì)算，這種情況就限制了晶體化學(xué)鍵理論的發(fā)展。隨后，levine4對(duì)p-v理論做了進(jìn)一步的近似，并將該理論成功地推廣到ambn型晶體的化學(xué)鍵研究中。雖然levine的工作發(fā)展了p-v理論并擴(kuò)大了它的應(yīng)用領(lǐng)域，但是由于缺乏基本概念的引入和系統(tǒng)的處理方法，levine能夠解決最復(fù)雜的研究對(duì)象是結(jié)構(gòu)為abc2型的晶體。而對(duì)于包含多種元素并且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的晶體，phillips、van vechi

7、en和levine都沒(méi)能找到合適的解決辦法。直到復(fù)雜晶體介電描述理論的提出l5，才使得復(fù)雜晶體的化學(xué)鍵研究出現(xiàn)新的契機(jī)，在此基礎(chǔ)上晶體化學(xué)鍵理論得到了長(zhǎng)足的發(fā)展，并獲得了豐碩的研究成果6,7。近年來(lái)，人們已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用晶體化學(xué)鍵理論定量地研究復(fù)雜晶體的物理性質(zhì)，并將該理論點(diǎn)phillips-van vechien-levine鍵理論，簡(jiǎn)稱(chēng)為p-v-l-x鍵理論8。這個(gè)理論是目前能夠?qū)w的各部分基元貢獻(xiàn)進(jìn)行定量計(jì)算的唯一方法，也為晶體材料的設(shè)計(jì)和性質(zhì)預(yù)測(cè)提供了理論指導(dǎo)和幫助。1.2化學(xué)鍵模型的提出及發(fā)展鮑林靜電價(jià)規(guī)則的科學(xué)性己經(jīng)接受了半個(gè)多世紀(jì)的檢驗(yàn)，為了計(jì)算給定原子對(duì)的鍵價(jià)，相繼出現(xiàn)了將鍵價(jià)與

8、相應(yīng)鍵長(zhǎng)關(guān)聯(lián)的幾個(gè)經(jīng)驗(yàn)公式9。在1980年1月專(zhuān)門(mén)召開(kāi)的討論晶體中結(jié)構(gòu)與鍵合問(wèn)題的報(bào)告會(huì)上，結(jié)合己有大量晶體結(jié)構(gòu)的信息，人們將這-著名規(guī)則進(jìn)-步發(fā)展成鍵價(jià)模型。鮑林靜電價(jià)規(guī)則過(guò)渡為鍵價(jià)模型的核心是后者繼承了電價(jià)規(guī)則中/原子的價(jià)將分配在原子所連諸鍵上0的概念，在方法上的發(fā)展主要有三方面10：（1）價(jià)在鍵上不必作均勻的分配；（2）更加定量化；（3）鮑林規(guī)則對(duì)陰、陽(yáng)離子在晶體化學(xué)中作用上的差別給予了充分的注意，而鍵價(jià)模型則在理論上對(duì)陰、陽(yáng)離子給予了平等的地位，較明確地提出酸價(jià)和堿價(jià)的概念。鍵價(jià)模型認(rèn)為，原子的價(jià)將分配在它所參與的各個(gè)鍵上，使每個(gè)鍵均具有一定的鍵價(jià)，并符合價(jià)和規(guī)則。鍵價(jià)模型從化學(xué)鍵角度

9、出發(fā)，以大量實(shí)測(cè)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，把鮑林靜電價(jià)規(guī)則向更定量的方向發(fā)展，方法簡(jiǎn)單易行，便于在晶體結(jié)構(gòu)和性能研究中應(yīng)用，為廣大學(xué)者提供了一種行之有效的理解晶體結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的研究方法。鍵價(jià)的高低實(shí)為鍵強(qiáng)弱的一個(gè)量度，較高的鍵價(jià)應(yīng)與較短的鍵長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)，較低的鍵價(jià)應(yīng)與較長(zhǎng)的鍵長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)。鍵價(jià)模型中所有原子均根據(jù)其氧化態(tài)被視為陰、陽(yáng)離子，相鄰陰、陽(yáng)離子間的距離為其所成化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)，該鍵的鍵價(jià)就可寫(xiě)成鍵長(zhǎng)的負(fù)冪指數(shù)形式11。這一負(fù)冪指數(shù)關(guān)系為溝通鍵價(jià)與晶體結(jié)構(gòu)中化學(xué)鍵的鍵長(zhǎng)提供了渠道，是鍵價(jià)模型得以發(fā)展的重要基礎(chǔ)。此外，鍵價(jià)模型對(duì)離子鍵和共價(jià)鍵均適用，無(wú)需考慮在某種特定的情形下采用離子模型還是共價(jià)模型更為合

10、適。然而，鍵價(jià)模型無(wú)法區(qū)別離子鍵和共價(jià)鍵，只關(guān)心有多少價(jià)電子用于成鍵，即鍵價(jià)只依賴(lài)于成鍵電子數(shù)，而與電子分布無(wú)關(guān)，因此，“離子”和“共價(jià)”的術(shù)語(yǔ)在此框架下并無(wú)實(shí)際意義。值得一提的是，盡管鍵價(jià)模型不能給出共價(jià)程度的直接信息，卻可以作為判斷化學(xué)鍵共價(jià)性的間接標(biāo)度，即弱鍵的離子性更強(qiáng)，而強(qiáng)鍵的共價(jià)性較強(qiáng)。鍵價(jià)模型具有簡(jiǎn)潔、可靠和實(shí)用三大特點(diǎn)，它把陰、陽(yáng)離子之間化學(xué)鍵的鍵價(jià)與原子的有效電荷有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，從而提供了一種能夠揭示晶體結(jié)構(gòu)與價(jià)態(tài)之間相互關(guān)系的新方法。許多研究者嘗試從物理上解釋鍵價(jià)模型，jansen等人12用born-mayer13方程對(duì)鍵價(jià)模型進(jìn)行了嚴(yán)格的推導(dǎo)，preiser14在馬德隆場(chǎng)

11、中發(fā)展了鍵價(jià)模型，burdett和hawthorne15對(duì)鍵價(jià)模型進(jìn)行了軌道的描述和解釋?zhuān)鴘rvsov16則從born-mayer晶格能公式和修正的morse勢(shì)函數(shù)中推導(dǎo)brown-shannon和brown-altermatt型經(jīng)驗(yàn)公式，為鍵價(jià)模型提供了基于物理電子選擇模型的半經(jīng)驗(yàn)背景。這些理論證據(jù)都表明鍵價(jià)模型為化學(xué)鍵研究提供了-種簡(jiǎn)單的處理方式。綜上所述，可以得知：盡管完全基于量子力學(xué)的計(jì)算能夠描述電子分布，給出化學(xué)鍵的相關(guān)信息，但計(jì)算量之大導(dǎo)致人們不易發(fā)現(xiàn)化學(xué)鍵的本質(zhì)，從而阻礙了研究者進(jìn)一步理解晶體或大分子內(nèi)部的相互作用。因此，鍵價(jià)模型和量子力學(xué)方法的相輔相成，可以從不同角度為研究結(jié)

12、構(gòu)化學(xué)中的相同體系提供不同的有用信息。2化學(xué)鍵方法在材料中的應(yīng)用晶體是由組成的原子或離子依靠它們之間的化學(xué)鍵結(jié)合形成的，在三維晶體結(jié)構(gòu)中以重復(fù)的結(jié)構(gòu)單元存在。晶體的組成化學(xué)鍵從微觀角度上反映了晶體材料中各組成原子或離子之間的具體相互作用，這種相互作用在-定程度上反映了晶體結(jié)構(gòu)的綜合特征。晶體中的化學(xué)鍵結(jié)合行為和相關(guān)的化學(xué)物理標(biāo)定參數(shù)正是這種相互作用的重要表征參量。因此，晶體的組成化學(xué)鍵是人們理解其結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的-個(gè)有效手段，晶體組成化學(xué)鍵的微觀參量可以很好地計(jì)算、分析乃至預(yù)測(cè)其非線性光學(xué)倍頻效應(yīng)、生長(zhǎng)特性及缺陷行為等-些宏觀物理化學(xué)特征。所以，化學(xué)鍵方法與模型可以幫助人們實(shí)現(xiàn)光電功能晶體材料

13、的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與模擬、性能預(yù)測(cè)與模擬等晶體工程領(lǐng)域的研究目標(biāo)。這里，本文主要從以下幾個(gè)方面分別闡述化學(xué)鍵方法在多功能晶體材料中的實(shí)際應(yīng)用。2.1在晶體生長(zhǎng)中的應(yīng)用晶體生長(zhǎng)過(guò)程可以看作是在特定體系中化學(xué)鍵形成與斷裂的過(guò)程。從晶體結(jié)構(gòu)出發(fā)，對(duì)晶體組成化學(xué)鍵的空間能量分布進(jìn)行定量計(jì)算，研究化學(xué)鍵在不同結(jié)晶方向上的變化情況?？疾炀w生長(zhǎng)試驗(yàn)和理論模型的共性，晶體生長(zhǎng)過(guò)程如圖1所示。溶質(zhì)溶解以后，形成各種各樣的生長(zhǎng)單元并均勻的分散在溶液主體中，各生長(zhǎng)單元保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)并相互平衡。當(dāng)溶液達(dá)到過(guò)飽和且有籽晶出現(xiàn)以后，溶質(zhì)從溶液主體向晶面擴(kuò)散，進(jìn)入相界面后，在晶面剩余電荷的作用下逐步重排，脫溶劑后以合適的方位鍵合

14、進(jìn)入晶體。圖1 晶體生長(zhǎng)過(guò)程及其界面結(jié)構(gòu)示意圖圖2 kdp(a)和adp(b)晶體內(nèi)各離子之間的成鍵關(guān)系，實(shí)線表示生長(zhǎng)單元內(nèi)部的化學(xué)鍵，其它線型表示生長(zhǎng)單元之間的化學(xué)鍵對(duì)kh2po4和nh4h2po4的理論生長(zhǎng)形態(tài)可做如下解釋?zhuān)簁dp晶體是以離子鍵為主的多鍵型晶體，各鍵連接情況見(jiàn)圖2a所示。結(jié)構(gòu)中，磷原子和氧原子之間存在著強(qiáng)烈的極化作用，并以共價(jià)鍵的形式結(jié)合成牢固的磷氧四面體基團(tuán)，這類(lèi)共價(jià)鍵的強(qiáng)度很大，無(wú)論在晶體中還是在溶液中均保持連接，因此在處理晶體生長(zhǎng)時(shí)可以將磷氧四面體當(dāng)作一個(gè)穩(wěn)固的獨(dú)立單元來(lái)處理。晶體中相鄰的磷氧四面體基團(tuán)通過(guò)共用-個(gè)氫原子以氫鍵的形式連接起來(lái)，此連接方向近似的垂直于晶體

15、的c軸，成鍵的氫原子稍微偏離連接兩端氧原子的直線，并隨機(jī)的靠近其中一個(gè)氧原子17。晶體中的鉀被周?chē)鶄€(gè)最近鄰的磷氧四面體陰離子基團(tuán)所包圍，并與之共形成了八條k-o離子鍵，其中，沿著。軸方向，鉀與上下兩個(gè)磷氧四面體基團(tuán)的四個(gè)氧形成上下共四條k-o離子鍵，同時(shí)鉀與其前后和左右柱面上四個(gè)最鄰近的磷氧四面體基團(tuán)形成另外的四條k-o離子鍵，成鍵方向也近似的垂直于晶體c軸。對(duì)adp晶體而言，見(jiàn)圖2b，晶體的組成陰離子以及各陰離子基團(tuán)之間的鍵合方式與kdp晶體一致，鍵長(zhǎng)變化也很小。然而，由于按離子具有相對(duì)較大的離子半徑和特定的立體構(gòu)型，其陰、陽(yáng)離子基團(tuán)之間的化學(xué)鍵性質(zhì)與kdp晶體具有較大的差異，這些差異導(dǎo)致

16、了兩種晶體在諸多性質(zhì)上的區(qū)別18。對(duì)中心磷氧四面體基團(tuán)而言，其前后左右最鄰近柱面上的錢(qián)離子分別通過(guò)氫與中心磷氧四面體基團(tuán)上的氧形成弱的氫鍵，而沿著晶體的c軸，kdp晶體中很強(qiáng)的四條k-o離子鍵被adp晶體中相對(duì)較弱的四條n-h，o氫鍵所取代，同時(shí)，沿。軸方向在按與磷氧四面體之間還存在著其它更弱的氫鍵作用，從而在中心磷氧四面體周?chē)纬闪藦?fù)雜且微弱的氫鍵環(huán)境。對(duì)比adp和kdp晶體的結(jié)構(gòu)，沿著c軸方向，kdp晶體由強(qiáng)離子鍵連接，而adp晶體由方向復(fù)雜的弱氫鍵連接，因此kdp晶體沿c軸方向的鍵合速率要高于adp晶體。相比而言,在a、b軸方向上，adp和kdp晶體由相同結(jié)構(gòu)的陰離子單元連接形成，各單元

17、之間的鍵強(qiáng)度接近，離子在a、b軸方向上的鍵合速率也因此相近?？梢酝茢?在生長(zhǎng)中，kdp晶體優(yōu)先沿著c軸生長(zhǎng)，易于形成細(xì)長(zhǎng)的晶體，adp晶體由于沿c軸方向生長(zhǎng)速率的相對(duì)緩慢而趨于短粗外形。2.2在晶體的性質(zhì)研究中的應(yīng)用對(duì)于鈮酸鋰晶體非線性光學(xué)性質(zhì)的探索，一些研究組已經(jīng)采用化學(xué)鍵方法研究了鈮酸鋰晶體組成化學(xué)鍵與非線性光學(xué)性質(zhì)之間的關(guān)系17-18，提出了鈮位依賴(lài)、鋰位敏感的理論模型，明確指出鈮酸鋰晶體的非線性光學(xué)性質(zhì)與鈮位占據(jù)情況和鋰位取代情況密切相關(guān)。此外，利用化學(xué)鍵方法人們還研究了鈮酸鋰晶體生長(zhǎng)、鐵電疇反轉(zhuǎn)19、鐵電相轉(zhuǎn)變以及摻雜等過(guò)程20-21。研究表明化學(xué)鍵方法對(duì)于實(shí)現(xiàn)鈮酸鋰晶體宏觀物理性質(zhì)

18、的調(diào)控具有重要的指導(dǎo)意義。在鈮酸鋰晶體眾多物理化學(xué)性質(zhì)中，居里溫度(tc)因?yàn)槿菀诇y(cè)定并對(duì)晶體組成非常敏感，所以被用于研究晶體組分與物理性質(zhì)之間的關(guān)系。晶體的物理性質(zhì)可以看作是晶體微觀組成化學(xué)鍵行為的宏觀表現(xiàn)，它與晶體組成和晶體結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。因此，基于晶體組成化學(xué)鍵的觀點(diǎn)，可以用化學(xué)鍵能的方法來(lái)研究鈮酸鋰晶體結(jié)構(gòu)、組成與其居里溫度和自發(fā)極化率(ps)的關(guān)系。結(jié)果表明該方法可以更好地幫助人們從結(jié)構(gòu)上理解鈮酸鋰晶體居里溫度和自發(fā)極化率的變化，進(jìn)而為研究鈮酸鋰晶體的鐵電性質(zhì)奠定理論基礎(chǔ)。2.3晶體材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)硼酸鹽晶體是-類(lèi)重要的非線性光學(xué)晶體材料，因其基本結(jié)構(gòu)單元的豐富多樣而極具研究?jī)r(jià)值22。鍵

19、價(jià)模型中參數(shù)d0的確定對(duì)于研究硼酸鹽的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)非常重要。以無(wú)機(jī)晶體結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫(kù)為數(shù)據(jù)來(lái)源，選取758個(gè)結(jié)晶學(xué)r因子小于0.1的硼酸鹽晶體作為研究對(duì)象，對(duì)其b-o鍵的鍵價(jià)參數(shù)d0進(jìn)行詳細(xì)的計(jì)算分析，精確給出各種不同基本結(jié)構(gòu)單元的鍵價(jià)參數(shù)d0。結(jié)果表明，硼酸鹽基本結(jié)構(gòu)單元的詳細(xì)構(gòu)型、含水與否以及填隙的鹵素離子和其它陰離子基團(tuán)的存在都是最終影響鍵價(jià)參數(shù)d0的關(guān)鍵因素。此外，鍵價(jià)參數(shù)d0也與最大非線性張量系數(shù)之間存在線性關(guān)系，這都表明鍵價(jià)參數(shù)d0可以作為設(shè)計(jì)新型非線性光學(xué)硼酸鹽晶體的理論參數(shù)。氫鍵是化合物中一類(lèi)重要而特殊的化學(xué)鍵23-24。通過(guò)調(diào)節(jié)氫鍵的幾何構(gòu)型和空間方向，可以得到理想的結(jié)晶學(xué)結(jié)構(gòu)，最

20、終獲得優(yōu)良的非線性光學(xué)晶體材料。雖然氫鍵的鍵價(jià)參數(shù)d0的確定一直存在著爭(zhēng)議，但是人們未能對(duì)o-h鍵和ho鍵進(jìn)行詳細(xì)區(qū)分?；谕薿-ho氫鍵體系中較強(qiáng)的o-h鍵和較弱的ho鍵是兩種不同化學(xué)鍵的考慮，認(rèn)為它們應(yīng)當(dāng)具有各自不同的鍵價(jià)參數(shù)d0。因此，采用不同的方法考察晶體中氫鍵的微觀行為，一是以庫(kù)侖定律為基礎(chǔ)研究氫原子單個(gè)價(jià)電子的靜電分布規(guī)律;二是利用黃金比率在原子物理中的特殊作用分析晶體中氫鍵的鍵長(zhǎng)情況25。研究表明，氫鍵的鍵價(jià)參數(shù)d0與對(duì)應(yīng)鍵長(zhǎng)數(shù)據(jù)之間存在線性關(guān)系，這對(duì)新型硼酸鹽非線性光學(xué)晶體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)具有重要的參考價(jià)值。2.4晶體的缺陷研究基于鋰空位模型的理解，利用化學(xué)鍵方法研究鈮酸鋰晶體中的

21、缺陷結(jié)構(gòu)25，發(fā)現(xiàn)晶格缺陷附近的nb-o鍵平均鍵長(zhǎng)要比正常位置的鍵長(zhǎng)短，即反位鈮(nbli)缺陷附近存在局部晶格收縮現(xiàn)象。這就合理地解釋了晶格缺陷束縛鈮酸鋰晶體疇壁運(yùn)動(dòng)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，從而加深了晶格缺陷對(duì)于鈮酸鋰晶體疇工程影響的認(rèn)識(shí)。此外，基于化學(xué)鍵觀點(diǎn)提出的鍵能模型也成為一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單可靠的理論手段，成功地用于研究摻雜鈮酸鋰晶體的缺陷結(jié)構(gòu)和性質(zhì)26。通過(guò)比較化學(xué)鍵能的變化確定摻雜離子在鈮酸鋰晶格中的優(yōu)先取代位置，同時(shí)還提出了區(qū)分抗光折變離子和光折變離子的鍵能標(biāo)準(zhǔn)，并預(yù)測(cè)了一些新的抗光折變離子，為制備新的鈮酸鋰光學(xué)器件提供了理論依據(jù)和指導(dǎo)。2.5晶體的結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)應(yīng)用化學(xué)鍵方法，僅僅從化合物的分子式出發(fā)

22、，就可以預(yù)測(cè)化合物的晶體結(jié)構(gòu)、對(duì)稱(chēng)性及晶體化學(xué)性質(zhì)。結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)-般分為三個(gè)步驟:確立成鍵網(wǎng)格，確定鍵長(zhǎng)和繪制結(jié)構(gòu)圖。在上述認(rèn)識(shí)的基礎(chǔ)上，采用化學(xué)鍵方法系統(tǒng)研究abo3鈣鈦礦型晶體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和形成規(guī)律，基于已知的377個(gè)abo3型化合物(主要包括a1+b5+o3、a2+b4+o3、a3+b3+o3)的晶體結(jié)構(gòu)，分析得到ab偽鈣欽礦型晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的形成標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)于探索和設(shè)計(jì)新型abo3鈣鈦礦型晶體具有重要的參考價(jià)值27。宏觀意義上的晶體結(jié)構(gòu)是指晶體的格點(diǎn)和格點(diǎn)上的組成離子。晶體的結(jié)構(gòu)與其宏觀物理性質(zhì)是密切相關(guān)的，能夠深入理解和利用晶體的結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系始終是人們刻意追求的遠(yuǎn)大目標(biāo)，也是開(kāi)展“晶體工程

23、”的前提。而晶體中的化學(xué)鍵行為和相關(guān)參數(shù)恰是晶體結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的重要表征參量，因此晶體的化學(xué)鍵是人們理解晶體結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系的基礎(chǔ)，其在晶體性能的預(yù)測(cè)和新型功能材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中具有重要的應(yīng)用價(jià)值。3結(jié)論在一定意義上說(shuō)，晶體化學(xué)鍵為人們提供了一個(gè)從微觀角度上認(rèn)識(shí)晶體各種化學(xué)物理性質(zhì)的非常有效的研究手段，也為人們有目的地設(shè)計(jì)、合成乃至改良新型功能晶體材料提供重要的理論工具。參考文獻(xiàn)1 nalewajski r f.many-orbital probabilities and their entropy/information descriptors in orbital communication

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