X射线衍射
X射线衍射（X-ray diffraction）是X射线束因与原子周围的电子发生相互作用而改变方向的相关现象的统称。这种现象源于，即波的能量不发生改变的过程。X射线在远离样品处形成的方向分布图称为衍射图样。该现象不同于X射线晶体学。后者利用X射线衍射来确定材料中原子的排列方式，并包含将实验衍射测量结果映射到原子位置等其他方法。 本文概述了X射线衍射技术，首先介绍X射线的早期历史，以及关于晶体间距恰好能使其发生衍射的发现。许多情况下，可以…
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典型晶体结构類型
在晶体学中，典型晶体结构類型（Strukturbericht designation 或 Strukturbericht type）是一种以已知结构類型為分類標籤的晶体结构分类系统。 该分類法旨在成为晶体结构首選的分類法則，但主要作为空间群命名法的补充 。 在該系統中，每個晶體結構名称都由一个空間群描述，加上英文字母標示其簡式比例。 虽然早期發現的晶体结构都適用此命名法，但该系统并不全面，且已不再更新。 现代数据库，如无机晶体结构数据库…
各向异性
所測得宇宙微波背景辐射下极小的非均向性]] 各向異性（），或作異向性、非均向性，與各向同性相反，指物体的全部或部分物理、化学等性质随方向的不同而有所变化的特性，例如石墨单晶的电导率在不同方向的差異可达数千倍，又如天文學上，宇宙微波背景輻射亦擁有些微的非均向性。許多的物理量都具有非均向性，如弹性模量、电导率、在酸中的溶解速度等。 不同領域的運用 物理學 各向异性可分为： 磁性各向異性 電性各向異性 光學各向異性 結構各向異性 地質學 在地…
各向同性
各向同性（），或作等向性、均向性，是指物体的物理、化学性质不因方向而有所变化的特性，即在不同方向所测得的性能数值是相同的。如所有的气体、液体以及非晶体都显示各向同性，多晶体（如一块金属）表现的各向同性称为“准各向同性”。各向同性的物体称为均质体。 各向同性与各向异性相反。确切的定义，取决于其使用的领域。各向同性的辐射在各向上有等同的强度，并且一个各向同性的场对测试粒子有同样的作用，无论其初始方向。以波动的传播为例，波源于此种介质中，发出…
劳厄法
劳厄法（，也称劳厄衍射）是一种晶体结构分析方法。该方法以德国物理学家马克斯·冯·劳厄的名字命名，由（）和（）于1912年首次完成实验。从科学史角度看，它是最古老的X射线衍射方法，并证实了劳厄关于晶体衍射的理论。 描述 劳厄法利用单晶对X射线进行衍射。在单晶后方安置的照相底片上，可以观察到点状的衍射斑点。这使该方法区别于等技术；后者利用粉末晶体进行衍射，产生的是连续的衍射环。 劳厄法使用“连续”X射线（即非單色X射线，又称“轫致辐射”）。…
克努森容器
克努森容器（）是一种用于晶体生长时提供分压相对较低元素（例如镓、铝、汞、砷）的泻流蒸发器。 因为克努森容器内蒸发材料的温度易于控制，它常用于分子束外延生长。 结构 克努森容器由丹麦物理学家马丁·克努森（1871－1949）发明。典型的克努森容器包括如下几个部分：坩埚（由热解氮化硼、石英、钨或石墨制成）、加热丝（通常是金属钽）、水冷系统、隔热屏和孔遮板。 测量蒸气压 克努森容器可用于测量固体极低的蒸气压。低压下固体升华为蒸气，并缓慢从小孔…
第51號照片
的固態晶體X光繞射圖片。]] 照片51（）是1952年由羅莎琳·富蘭克林所拍攝的一張脱氧核糖核酸（DNA）X光繞射圖片，是解出DNA結構的關鍵證據。 此照片拍攝於倫敦國王學院，當時富蘭克林為約翰·藍道爾團隊成員。她的同事莫里斯·威爾金斯將這張圖帶給詹姆斯·沃森觀看，沃森意識到此圖的關鍵性，進而推導出DNA的雙螺旋結構。1953年，一系列闡明DNA結構的文章發表於《自然》期刊。在此系列的文章中，照片51號首次公開於富蘭克林與雷蒙·葛斯林所…
X射线晶体学
X射線晶體學（）是一門利用X射線來研究晶體中原子排列的學科。更準確地說，利用電子對X射線的繞射作用，X射線晶體學可以獲得晶體中電子密度的分佈情況，再從中分析獲得关于原子位置和化学键的資訊，即晶體結構。 由于包括盐类、金属、矿物、半导体, 冰，催化剂，吸附剂在内的许多物质都可以形成晶体，X射线晶体学已经是许多学科的基本技术。这项技术最初主要被用于测量原子大小、化学键的类型和键长，以及其他的许多物质，尤其是矿物和合金。後來，X射线晶体学也揭…
晶格能
離子化合物的晶格能是指在標準條件中（298K，1atm），由相距无穷远的气态正、负离子形成1 mol 離子晶体所释放的能量，或是1 mol 離子晶体变成相距无穷远的气态正、负离子所吸收的能量。离子半径越小，晶格能越大。而离子的电荷越大，晶格能就越大。晶格能的大小与溶解度，硬度，挥发性等诸多物理性质相关。晶格能通常不能直接测出，但可通过玻恩-哈伯循环计算出。n為玻恩指數，n與電子構型的關係為：離子電子構型似氦原子者，n為5；離子電子構型似…
晶体取向
晶体取向是指具体晶体或其表面相对于其内部结构的方向。它描述了外表面是否平行于晶胞的特定晶面（例如立方体表面），或者晶体整体的取向。该参数通常使用密勒指数表示，例如(111)面或(110)面（以及平行或垂直于这些平面的取向）。 晶体取向的概念仅适用于单晶。这不仅要求物质为固体，还要求其在整体范围内具有统一的结构取向。对于多晶固体，所有取向的集合被称为織構，通常通过来描述。 起源 具有确定取向的单晶材料主要有两种来源： 天然晶体，具有明显的…
德拜-沃勒因子
德拜-沃勒因子（Debye–Waller factor，DWF），得名于彼得·德拜和，在凝聚态物理学中描述的是X射线衍射中由热运动引起的衰减；又被称作B因子或者温度因子。是德拜-沃勒因子在相干和穆斯堡尔谱学中的一个推广。 在散射实验中，对于散射矢量 \mathbf{q}，\text{DWF}(\mathbf{q}) 给出的是的比例；1 - \text{DWF}(\mathbf{q}) 则是非弹性散射的比例。（严格来讲，这种概率诠释不是非…
異質同形 (結晶學)
異質同形(結晶學)（）在晶體學和分子構造都有意義。 在晶體學中，如果化合物的對稱性相同且晶胞（unite cell）參數相似，則化合物是異質同形。 如果分子構造具有相似的形狀，則它們也是異質同形。 例如配位化合物中的乙酰丙酮铁和乙酰丙酮铝三是異質同形。根據價鍵長和價鍵角，這些化合物都具有 D3 對稱性，和非常相似的形狀。異質同形的化合物會產生固溶體。 通常晶體形狀是通過使用測角儀測量晶面之間的角度來鑒定的。 實列 Fe(acac)3 和…
空间群
在数学和物理学中，空间群（space group）是空间中（通常是三维空间）一种形态的空间对称群。在三维空间中有219种不同的类型，或230种不同的手性类型。对超过三维的空间中的空间群也有研究，它们有时被称作群，并且是离散的紧群，具有欧氏空间的等距同构。它是由俄国结晶学家费多洛夫和德国结晶学家薛弗利斯（Artur Moritz Schoenflies，1853-1928）于1890至1891年间各自独立地先后推导得出来的。 在晶体学中，…
最密堆积
涉及最密堆積的問題。]] 在幾何上，最密堆积（）或球填充，是指在一定範圍內放入最多不重疊球體的方式，通常這些球的大小視為相同。堆積的範圍通常是三維歐幾里得空間，不過有時也會對超過三維的歐氏空間或非歐幾何空間進行討論。 常見的最密堆積問題通常是要求在一空間內放入最多的球體。此時，球體總體積占空間大小的比例稱為密度，科學家會利用演算法找出能使密度儘可能增大的方法。理論上，在三維空間內由相同球體所形成的最密堆積密度能到74%。相較之下，隨機排…
時間晶體
時間晶體（）乃一開放系統，其與周圍環境保持非平衡態，呈現時間平移對稱破缺（）的特性。2017年3月的科學報導指出，此一理論概念已在實驗上獲得證實；隨著時間演進，時間晶體仍無法與環境達到熱平衡。 時間晶體的概念首先由諾貝爾物理學獎得主弗朗克·韋爾切克於2012年提出。相對於尋常晶體在空間上呈週期性重複，時間晶體則在時間上呈週期性重複而呈現永動狀態。時間晶體在時間平移對稱上具有自發對稱破缺現象。時間晶體也與零點能量和動態卡西米爾效應有關。 …
维格纳-赛兹原胞
维格纳-赛兹原胞（，以尤金·維格納和命名）是一种几何构造，可帮助研究固体物理学中的晶体材料。晶体的独特性质是它的原子排列成一个规则的、三维的阵列，称为晶格。所有归因于晶体材料的性质都来源于这个高度有序的结构。这样的结构展示出离散平移对称。为了研究这样的周期系统，我们需要一个数学“把柄”来描述对称性，从而得出关于这个对称的结果的结论。维格纳-赛兹原胞就是实现这个目的的一种方法。 定义 一个格点周围的维格纳-赛兹原胞，定义为空间中与这个格点…
晶体学限制定理
晶体学限制定理的基本形式是基于对晶体的旋转对称性通常被限制为2重，3重，4重，6重的观察后得出的。然而，准晶体中可能存在着其他种类的衍射对称性，例如5重对称；这种晶体是由丹·谢赫特曼于1984年发现的，他也凭此获得了2011年诺贝尔化学奖。 晶体模型是由离散的晶格通过一系列独立有限的平移建立的。因为离散性要求格点间的间距有一个下限值，所以该晶格对于空间中任意一点的旋转对称群必须是有限群。这个理论的重点在于，并不是所有的有限群都能兼容一个…
自形晶與它形晶
]] 自形晶與它形晶（），自形晶是那些形狀良好、具有清晰、易於識別表面的晶體。相反的是它形晶。具有它形晶的岩石由礦物顆粒組成，但沒有良好的晶面或橫截面形狀。它形晶是生長在沒有自由空間内形成晶體。礦物顆粒具有一些晶面的紋理被稱為半形晶。從液態岩漿中，冷卻出來生長的晶體通常不會形成光滑的表面或尖銳的晶體輪廓。隨著岩漿冷卻，生長的各個晶體最終會相互接觸，從而阻止形成完全正常的晶面。當雪花結晶時，在空中它們不會相互接觸。因此，雪花形成六面自形晶…
耦合置换
和微斜长石（KAlSi3O8）—钠长石（NaAlSi3O8）—钙长石（CaAl2Si2O8）的三元相图。从钠长石到钙长石的转变过程中，发生了 置换，置换。]] 耦合置换（）又称耦合替换，是两种元素同时进入矿物晶体以保持整体电中性和电荷恒定的地质过程。在金属离子进入晶体中形成系列固溶体过程中，离子半径远比离子电荷重要，因为电荷可以从晶体结构的其他地方得到补偿。 离子大小 矿物要形成稳定的晶体结构，组成原子在电荷和大小上必须相互贴合，以便电…
正负离子半径比
正负离子半径比或阳阴离子半径比（）是在凝聚态物理和无机化学中用来预测离子化合物晶体结构的参数。其定义为离子化合中带正电的阳离子半径r_{C} 与带负电的阴离子半径r_{A} 的比值r_{C} / r_{A}。通常情况下，阴离子的半径比阳离子半径大，因此常是阴离子占据晶格位点，阳离子则填充阴离子之间的空隙，因此可以根据几何关系预测晶体的结构。该法则是鲍林法则中的第一规则。在给定结构下，可简称为半径比。 半径比规则与稳定性 半径比规则是指根…