1.10準(zhǔn)晶態(tài)01第二課時(shí)

1.10準(zhǔn)晶態(tài)01第二課時(shí)§1-10準(zhǔn)晶態(tài)晶體------具有點(diǎn)群對(duì)稱性

實(shí)驗(yàn)手段X射線衍射，中子衍射，電子衍射等衍射圖樣：一組組清晰斑點(diǎn)，斑點(diǎn)圖樣顯示出晶體的對(duì)稱性非晶體------衍射圖樣：呈現(xiàn)彌散的環(huán)，沒(méi)有表征晶態(tài)的斑點(diǎn)。Shechtman的發(fā)現(xiàn)1984年,Shechtman等在尋找既輕又硬的Al合金中,在急冷的Al-Mn合金中獲得了具有五重對(duì)稱,斑點(diǎn)明銳的電子衍射圖,定出其點(diǎn)群為m35.晶體中不可能存在5度軸示意圖具有5重對(duì)稱性的電子衍射圖D.Shechtman,I.Blech,D.Gratias,andJ.W.Cahn,"Metalicphasewithwithlong-rangeorientationalorderandnotranslationalsymmetry,"Phys.Rev.Lett.

53(1984)1951-1953.郭可信:五次對(duì)稱,八次對(duì)稱,十二次對(duì)稱準(zhǔn)晶態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

準(zhǔn)晶是固態(tài)物質(zhì)的一種新的有序相,具有：（1）長(zhǎng)程取向序（2）不具有長(zhǎng)程的平移對(duì)稱序注：取向序指具有晶體周期性所不能容許的點(diǎn)群對(duì)稱性，沿取向序?qū)ΨQ軸的方向具有準(zhǔn)周期性，由兩個(gè)或兩個(gè)以上不可公度的特征長(zhǎng)度按特定的序列方式排列。不可公度是指線段的比值為無(wú)理數(shù)，或者說(shuō)二者不存在公倍數(shù)。Penrose拼接圖案（1974）兩個(gè)四邊形的邊長(zhǎng)有兩種取值，之比為1.618特點(diǎn)：五次對(duì)稱圖形比比皆是，但分布不具有周期性。

準(zhǔn)晶是固態(tài)物質(zhì)的一種新的有序相,同時(shí)具有長(zhǎng)程準(zhǔn)周期平移序和晶體學(xué)上不允許的長(zhǎng)程取向?qū)ΨQ.對(duì)稱理論:不同取向?qū)ΨQ軸之間存在著組合規(guī)律,對(duì)于可能的點(diǎn)群產(chǎn)生制約.在兩個(gè)以上方向具有非晶體學(xué)對(duì)稱軸的點(diǎn)群只可能是20面體型;只在一個(gè)方向有非晶體學(xué)對(duì)稱軸的點(diǎn)群有很多:Nmm,N取任意整數(shù).準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)

一方面極大地深化了我們對(duì)晶體學(xué)、衍射物理和凝聚態(tài)物理地的認(rèn)識(shí)。

另一方面，準(zhǔn)晶體的各種獨(dú)特性質(zhì)使準(zhǔn)晶體具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。啟示1-主流學(xué)術(shù)界公認(rèn)的就是真理嗎？

數(shù)學(xué)嚴(yán)格證明的就是正確嗎

早在十九世紀(jì)，德國(guó)科學(xué)家就總結(jié)并通過(guò)數(shù)學(xué)嚴(yán)格證明，為了滿足晶體的平移對(duì)稱性（長(zhǎng)程序），晶體只能出現(xiàn)n=1、2、3、4、6等五種旋轉(zhuǎn)對(duì)稱軸，不可能出現(xiàn)n=5和n>6次的對(duì)稱軸。以上結(jié)論是被寫(xiě)進(jìn)教科書(shū)的國(guó)際學(xué)術(shù)界主流觀點(diǎn)，一百多年來(lái)沒(méi)有人去懷疑它的正確性，即使在實(shí)驗(yàn)中偶然發(fā)現(xiàn)那些被理論禁止的晶體對(duì)稱結(jié)構(gòu)，人們首先懷疑的是實(shí)驗(yàn)的可靠性，而不是理論是否有問(wèn)題。啟示2--我們?yōu)槭裁床荒苡猛娴男膽B(tài)玩科學(xué)？

數(shù)學(xué)家才不管具體的晶體對(duì)稱性，他們可以像小孩一樣玩拼圖游戲。

基于二維的Penrose拼砌，Steinhardt把游戲玩到三維空間，他發(fā)現(xiàn)利用三基矢夾角分別為63.43°和116.57°的兩種菱形六面體（如下圖所示），可以構(gòu)造出三維的Penrose準(zhǔn)周期結(jié)構(gòu)。啟示3--重大科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往是偶然的，不是科學(xué)指南可以規(guī)劃出來(lái)的，也不是用錢(qián)可以換來(lái)的，把科學(xué)創(chuàng)新的希望和賭注完全壓在那些欽定的人才身上，是極其不科學(xué)。權(quán)威是過(guò)去時(shí)，權(quán)威人士有時(shí)候是阻礙科學(xué)創(chuàng)新的最大阻力和絆腳石，要?jiǎng)?chuàng)新不要迷信權(quán)威，這一點(diǎn)以色列人比我們強(qiáng)多了！

1982年，兩位主要從事航空用高強(qiáng)度鋁合金研究的以色列科學(xué)家Shechtman和Blech，又是以色列人！他們無(wú)意中在急冷Al6Mn合金中發(fā)現(xiàn)五次對(duì)稱衍射圖啟示4---在科學(xué)發(fā)現(xiàn)中，中國(guó)人為什么總是與“第一”擦肩而過(guò)？在不少研究領(lǐng)域，我們已經(jīng)達(dá)到可以跟蹤國(guó)際熱點(diǎn)的水平，可我們什么時(shí)候可以創(chuàng)造研究熱點(diǎn)，讓外國(guó)人來(lái)跟蹤？國(guó)家科研基金在支持開(kāi)展國(guó)際前沿課題研究的同時(shí)，如何支持那些由中國(guó)人創(chuàng)造、將來(lái)有可能成為國(guó)際前沿的研究課題？Shechtman等人的文章是1984年11月12日刊登出來(lái)，幾乎是同時(shí)，我國(guó)著名科學(xué)家郭可信院士手下大將張澤，在過(guò)渡族金屬合金中也獨(dú)立地發(fā)現(xiàn)了五次對(duì)稱電子衍射圖，不過(guò)遺憾地與“第一名”擦肩而過(guò)。在郭可信先生的領(lǐng)導(dǎo)下，他的學(xué)生還先后發(fā)現(xiàn)了二維八次對(duì)稱準(zhǔn)晶和十二次對(duì)稱準(zhǔn)晶，并在國(guó)際上首次生長(zhǎng)出毫米級(jí)的十次穩(wěn)定準(zhǔn)晶單晶。郭可信院士的研究團(tuán)隊(duì)因發(fā)現(xiàn)五次對(duì)稱及Ti2Ni準(zhǔn)晶獲得1987年國(guó)家自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，他的四位學(xué)生也因?yàn)橄嚓P(guān)研究先后榮獲第一和第二屆吳健雄物理獎(jiǎng)。準(zhǔn)晶的發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)造了中國(guó)科學(xué)的一個(gè)奇跡，被認(rèn)為是真正達(dá)到國(guó)際水平的一項(xiàng)研究，這個(gè)項(xiàng)目的研究不僅培養(yǎng)了一大批青年科學(xué)家，還“培養(yǎng)”了四位中國(guó)科學(xué)院院士，他們是葉恒強(qiáng)、李方華、張殿林和張澤院士?？偨Y(jié)

重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)往往是偶然的，有時(shí)候還需