自然界の秩序と美しさの体現である結晶は 原子やイオンや分子の高度な規則性によって特徴付けられていますこの 精密 な 組織 に よっ て,水晶 が 独特 な 見方 を 持つ だけ で なく,その 物理 的,化学 的 特性 も 決定 さ れ ますしかし,結晶の多様性は私たちの想像をはるかに超え,結晶学は,よりよく理解し,これらの多様な構造を研究する分野として出現しています.結晶学の中で,結晶系の概念は重要な分類枠組みとして機能します類似の対称性特性を有する結晶をグループ化し,構造と特性の内在的な関係を明らかにする.
結晶学では,結晶システム集めたものポイントグループ特定の対称性特性を共有する.点群は,回転,反射,空間内の固定点の周りを回ったとき 変化しない結晶を残す.単純に言えば,もし結晶が特定の対称性を示しているなら,それは対応する結晶系に属します.
結晶システムと密接に関連しているのは,格子システム集めたもの.ブラヴェイの格子ブラワース格子 (Brave's lattice) は,特定の転写対称性を示す空間内の無限,離散な点数列である.格子系は,対称性特性に基づいて分類される.
空間グループ空間における結晶の完全な対称性を記述し,トランスレーション対称性と点群対称性の両方を含む.空間群の分類は,点群 (結晶系と関連付け) とブラワース格子 (格子系と関連付け) に依存する..
結晶分類をさらに簡素化するために,結晶学は,結晶家族結晶族とは,同じ格子系を共有する結晶系を合併して形成されたより広い分類単位である.複数の結晶系の空間群が同じ格子系に対応している場合単一の結晶ファミリーに分類されます.
3次元空間には 7つの異なる結晶系があります
- トリックリニックのクリスタルシステムこのシステムは最も低い対称性を持ち 単細胞軸は長さや角度が均等で 90°とは異なる.
- モノクリニック結晶系:単位セルには2つの垂直軸があるが,3番目の軸は他の2つに垂直ではない.軸は不等長で,2つの角が90°で,1つの角が90°ではない.
- オーソロンビック結晶系3つの軸は互いに垂直だが長さは等しくない.
- テトラゴナル結晶系:3つの軸は垂直で,2つの軸は同じ長さで,3番目の軸は異なる長さです
- 三角結晶系3つの回転軸が3つあり,3つの軸は均等な長さで,90°ではない等しい角度を有する.
- 六角結晶システム6つの回転軸があり,同じ長さの2つの軸と120°の角を交わし,3番目の軸は他の2つの軸に垂直である.
- キュービック結晶システム3つの等長垂直軸を持つ 最高の対称性システムです
三角形と六角形結晶系は,三重回転対称性と六角格子系との相応性により,六角形結晶系に合併していることに注意してください.
結晶系,格子系,結晶族は,結晶分類の三つの階層レベルを表しています.
- 格子システム結晶構造の転移対称性を反映し,原子配列の周期性を記述する.
- クリスタルシステム結晶構造の点群対称性を反映し,空間内の固定点の周りに対称性操作を行う能力を記述する.
- クリスタルファミリー同じ格子系を共有する結晶系を統合するより広範な分類である.
ほとんどの場合,結晶系と格子系は1対1の対応がある.しかし,三角形と六角形結晶系は例外である.両方とも六角格子系に対応し,したがって六角結晶家族に合併しているため.
| クリスタル 家族 | 結晶系 | 格子システム |
|---|---|---|
| トリクリニック | トリクリニック | トリクリニック |
| モノクリニック | モノクリニック | モノクリニック |
| オーソロンビック | オーソロンビック | オーソロンビック |
| 四角形 | 四角形 | 四角形 |
| キュービック | キュービック | キュービック |
| 六角形 | トリゴナル | 六角形 |
| 六角形 | 六角形 | ロンボエドール |
結晶系を超えて,他の概念は結晶対称性を記述しています:
- 中心対称性:結晶構造は,すべての原子が中心点に対称性を持つ場合,中心対称である.非中心対称構造にはこの性質がない.
- キラリティ:キラル結晶は,鏡像に重複できない.そのような構造は,しばしばアミノ酸や砂糖のようなキラル分子で構成される.
- 極性:極水晶は,物理的または幾何学的性質が反対方向と異なる方向 (極軸) を有します.極結晶は,ピエゾ電気またはピロ電気効果を示し,非中心対称構造でのみ存在します..
- エナチオモルフ空間群:これらの空間群は鏡対称性が欠け,キラル結晶構造を記述している. 3D空間では,65のそのようなグループが存在し,しばしばタンパク質のような生物学的マクロ分子に関連している.
ブラヴェイの格子結晶学の基礎であり,結晶構造の転写対称性を記述する.それらは無限,離散な配列で構成され,各点に同一の環境がある.ブラベス格子とはベースベクトル整数組み合わせによってすべての格子点を生成する.
3次元空間では 14つのブラベス格子があり,7つの格子システムに分類されています.
- トリクリニック・ラティス最低対称性;長さが不等で角が90度でない軸.ブラワース格子 (原始) が1つしかない.
- モノクリニック・ラティス:2つの垂直軸,3番目の軸は垂直ではない. 2つのブラワース格子 (原始とベース中心).
- オーソロンビック・ラティス3つの垂直軸が等しくなく 4つのブラベス格子 (原始型,ベース中心,体中心,顔中心)
- 四角格子3つの垂直軸 2つの等しい長さ,1つの不等しい長さ 2つのブラベス格子 (原始と体中心)
- ロンボエドール格子:3つの等長軸が 90度以外の等角で 1つのブラベス格子
- 六角格子:120° の2つの等長軸 3番目の垂直軸 1つのブラヴェー格子
- 立方格子3つの垂直軸が同じ長さで 3つのブラワース格子 (原始体中心,顔中心)
- 2次元空間4つの結晶システム―斜体,長方形,四角形,六角形― それぞれが格子システムに対応します
- 4次元空間23の結晶ファミリーが存在し,4つの軸と6つの間軸角度に基づいて複雑な分類があります.いくつかのシステムはキラルで,重叠できない鏡像を反映しています.
結晶系は結晶学の礎石であり,対称性によって結晶を分類し,構造と性質の間の関係を明らかにする.結晶系を研究することによって,研究者は結晶材料の振る舞いや応用について より深い洞察を得ます