多晶体对X光衍射的模拟演示

单晶体是原子或离子在三维空间有规律地重复排列的晶体。多晶体由大量取向杂乱的微小单晶体组成。当单色X射线遇到多晶体时,所造成的衍射花样是一系列以原射线方向为轴的同轴圆锥。每一圆锥相当于从无序取向的小晶粒的同一系平面发出来的反射线。粉末照相法研究多晶物质的晶格常数,晶     

晶体点阵的直接观察

不久前英国学者门特尔用电子显微镜获得晶体点阵的照相,使人们直接看到晶体中原子平面的规则排列及共结构中的一些缺陷。晶体研究有重大的科学和实际意义。人们每天碰到的大多数材料(金属、合金、矿物)都具有晶体结构。很久前人们研究单个的大晶体时,就推想到晶体有规刖的外形是由于其内部结构的规律性所致,推知晶体中的分子或原子分布不是混乱的,而是形成三维窨点阵。这种概念原来只是一种假说,因为在应用X射线研究晶体以前,并没有关于晶体的原子结构的精确     

玻璃半导体

半导体材料通常是指电阻率介于绝缘体与导体之间,即电阻率的数值在10-3　- 109欧姆·厘米范围内的材料.如果按照化学成分来分类,有元素半导体(如锗、硅等)和化合物半导体(如砷化镓、磷化镓等).如果从原子排列的状态来看,可分晶态半导体(如单晶体、多晶体)和非晶态半导体(如玻璃半导体).在单晶体中,所有的原子是按一定的规则作周期性的排列,在任何一个原子的周围与任何一个同种原子的周围有着完全相同的情况.无数小单晶体不规则组合成一体则构成多晶体.在非晶态半导体中,原子的排列是不规则的,无定形的,所以非晶态半导体又称无定形半导体.事…     

非晶态金属的结构模型

非晶态金属与合金具有许多有别于晶体的优异性能和效应.非晶态合金的性能,它的形成条件、稳定性以及结构相变等无不涉及它的微观结构.因此非晶态结构的研究是非晶态物理中的重要课题,在晶态固体的研究中,通常用X光、电子、中子衍射分析来获得原子排列的知识,这些都是基于晶体的结构的周期性.非晶态固体中的原子排列没有这种规则的周期性,因而通常的结构分析方法不易确定原子的组态.衍射分析所提供的只是原子的平均环境的知识,这种平均环境可以用所谓径向分布函数[RDF(r)]来描述.由实验得到的RDF(r)反映了非晶态固体的原子排列具有某种短…     

晶体取向的测定

晶体在电子工业等方面被广泛的使用.晶体取向不同电性能和物理特性将有显著的不同,因而需要测定晶体取向. 所谓晶体取向就是确定晶体的晶轴相对于试样经选定的外界参考坐标的取向或相应于特别方向的取向. 下面将分X射线法,机械法及光学法三方面来简要介绍晶体取问的测定. 一、X射线法[1,2,3,4,5] 利用X射线法测定晶体取向是最基础又正确的方法,但是拍摄X射线照片和对照片进行分析需化费一定时间,同时X射线又有损伤操作人员健康的危险. 用X测定晶体取向的方法有劳厄法、衍射仪法、周转法和回摆法等四种.这里简要叙述前两种方法.二.劳厄法 …     

扫描隧道显微镜

十七世纪末期,Leeuwenhoek发明光学显微镜,用来观察单细胞和细菌.虽然现代光学显微镜已达到了高度发展,但由于它本身的物理局限性(平均可见光的波长比单个原子尺度大两千倍),不可能用于探测原子结构的秘密. 电子显微镜是一种高分辨率、用途广泛的物质分析工具,它非常成功地提供了晶体材料的体特性.但是,除了特殊的条件外,用电子显微镜分析表面原子结构是困难的. 离子显微镜是一种结构简单,对表面特别灵敏,能直接观察表面单个原子的表面分析工具.三十多年来,场离子显微镜已成功地提供了各种耐熔金属和某些半导体单晶材料表面原子结构,以及表…     

阻塞效应及其应用

一、什么是阻塞效应 阻塞效应的基本思想远在1965年就提出来了[3,4]我们知道,单晶体中原子格点的有序排列,就使它具有特定的方向性,阻塞效应就是基于这一点.它可以分为轴向阻塞和面向阻塞两种.如图1所示:如果入射粒子的束流方向同晶体对称轴方向成一定的角度,则当探测器转到某个位置时,测得的粒子流会出现一个下降谷(dip),也叫影谷,则我们说出射粒子受到了晶体的轴向阻塞作用,或者说粒子被有序的晶轴上的原子列遮挡了.而面阻塞作用则是这样:当入射粒子同晶体对称面成一定角度,则探测器转到某个位置,就会受到原子平面中晶格原于的相互作用。…     

超高真空条件下分子束外延生长的单层二维原子晶体材料的研究进展

二维原子晶体材料具有与石墨烯相似的晶格结构和物理性质,为纳米尺度器件的科学研究提供了广阔的平台.研究这些二维原子晶体材料,一方面有望弥补石墨烯零能隙的不足;另一方面继续发掘它们的特殊性质,有望拓宽二维原子晶体材料的应用领域.本文综述了近几年在超高真空条件下利用分子束外延生长技术制备的各种类石墨烯单层二维原子晶体材料,其中包括单元素二维原子晶体材料(硅烯、锗烯、锡烯、硼烯、铪烯、磷烯、锑烯、铋烯)和双元素二维原子晶体材料(六方氮化硼、过渡金属二硫化物、硒化铜、碲化银等).通过扫描隧道显微镜、低能电子衍射等实验手段并结合第一性原理计算,对二维原子晶体材料的原子结构、能带结构、电学特性等方面进行了介绍.这些二维原子晶体材料所展现出的优异的物理特性,使其在未来电学器件方面具有广阔的应用前景.最后总结了单层二维原子晶体材料领域可能面临的问题,同时对二维原子晶体材料的研究方向进行了展望.     

純金屬晶体中的缺陷

一、引言純金属在一个大气压力下,在适当的温度范围內都处在晶体状态,我們称之为純金属晶体。晶态金属的基本特征就是它的原子在空間呈有規則的周期性排列。一个完整的理想的純金属晶体,它的原子排列成一个严格的周期性排列的結构。大部分重要的純金属晶体原子排列成三种結构:面心立方,体心立方和六方密排。这三种結构中晶胞的原子排列見图1。     

磁性测量讲座 第二讲 研究磁结构的实验方法(I)

物质的宏观磁性来源于物质内部的磁结构,例如铁磁物质的磁化过程,就是磁畴的取向和尺寸变化的宏观反映.物质由顺磁到铁磁或反铁磁的转变是原子磁矩由无序转变为某种形式的有序结构的结果.因此,为了研究物质宏观磁性的来源,探求它的物理本质,人们总希望侥“看“到物质内部的结构     

光子晶体中非奇异态密度下原子的量子相干效应

光子晶体是一种介电性质具有一定空间周期性或有序性的新型光学微结构材料.光子带隙的存在使得光子晶体中的微观物理过程变得异常而有趣,例如出现光局域化与原子自发辐射的抑制、光子-原子束缚态、二能级原子布居数囚禁等现象.最近的研究还表明[1,2],在带隙边缘有奇异性的态密度分布会导致感应透明现象,这与通常的电磁感应透明(EIT)机制类似,但不需要外加驱动场来诱导.     

快电子与原子分子碰撞实验

 原子分子结构是原子分子物理学的基本问题,光谱实验和碰撞实验是获得原子分子结构实验数据的基本方法.当前原子分子的激发态结构和碰撞动力学仍然是原子分子物理的最重要的前沿研究领域之一,特别是原子分子高激发态、原子超精细结构和原子团簇更是十分活跃.原子分子及离子的碰撞过程不仅与原子结构、分子结构及其状态密切相关,而且普遍存在于天体、星际空间、地球大气、等离子体以及化学反应过程中.因此这些碰撞过程的基本数据和实验技术对于能源项目、军事技术和许多学科的发展有着密切关系.这些学科包括核物理、凝聚态物理、材料科学、等离子体物理、空间物理、天体物理、化学物理、分子生物学等.     

凝聚态物理学简介

一、什么是凝聚态物理学 固体和液体是由原子、分子集聚起来,具有很强内聚力的有一定体积的物体,这类物体称为凝聚态物质.凝聚态物理学就是研究凝聚态物质的物理性质、微观结构、微观运动状态及其相互关系的学科. 从历史上来说,凝聚态物理学是由固体物理学发展而来的.近年来,固体物理学的研究领域有了很大的扩展,研究对象由内部原子(或分子)呈周期排列的晶态固体发展到内部原子(或分子)没有规则排列的非晶态固体;又发展到结构与非晶态固体相似的液体;还有在一些方向上不规则,但在另一些方向上有某种规则排列的液态晶体(简称液晶);在极低温下…     

声波传播和分子运动、声强和响度

一、声波传播和分子运动在讲授波动时,常在图中画出許多貭点,这些貭点在波的传播过程中,发生和波传播方向垂直(横波)或一致(纵波)的振动,这样就比較容易形象地描繪出机械波传播和质点振动的物理图景。問題在于波在物貭中传播时实际情况是怎样的呢?特別是原子或分子运动情况又是怎样的呢?看来在固体(特別是晶体),液体和气体中是不一样的。在晶体中,原子在空間中是有序排列的,取一維最簡单的情况看,原子排列如图1所示(即一維布拉非格子)。     

C60晶体在有序相的分子取向结构

以C60 晶体中分子两种取向排列形成的双能级系统为基础 ,通过探讨C60 晶体在有序相的热力学性质 ,得到了 38o 和 98o 两种取向排列的分子在晶体中均匀分布的结构稳定性结论 .根据已报道的C60 晶体在有序相两端点温度 85K和 2 6 0K取向分布的实验结果 ,将较高的分子取向 (38o)能级的概率转化成分数值 1/ 6和 3/ 8,得到了有序相两种取向分子在两温度端点的分布规律 .当概率的分数值为 1/ 4和 1/ 3时 ,C60 晶体将具有较大的结构稳定性和较小的介电损耗及内耗值 ,对应的温度分别为 12 2 .6和 194 .3K .因而解释了介电实验结果出现异常的现象是由 38o 取向分子均匀分布的“规则 无规 规则”变化所造成的 .     

稠密等离子体的含温有界超Hartree-Fock自洽场原子结构

研究等离子体辐射不透明度和状态方程的核心问题是原子结构计算问题。平均原子一直是主流模型，但有缺陷：电子交换势一直停留在Fermi—Dirac统计基础上；自由电子与束缚电子的划分采用了经典判据；电子间的自作用和自交换作用难以真正抵消；给出的能级、电子占据数、化学势特别是基态能量，很不准确。如果温度持续降低，等离子体应逐渐凝聚成固态物质，平均原子应过渡到真实原子。而绝大多数平均原子模型都无法作到这一点。要精确计算等离子体内的原子结构参数，必须使用具有很高精度的Hartree-Fock自洽场原子结构模式。     

新型晶体和晶体学

晶体品种很多，功能各异，而且新的晶体和晶体的新物理效应层出不穷，在半导体、计算机、自动化、激光和光电子、遥感等新技术领域有广泛应用．晶体学这一学科是以晶体为主要对象，研究其原子排列的对称规律、结构特征、相变、缺陷及它们与物理性质的关系．同时研究其生长机理和规律，发展新的晶体材料．晶体学无论是对传统的原子周期性排列的晶体的研究和新晶体的发现，还是发展到对准周期、非周期以及高维、低维结构特征的物质的研究都是十分重要的。新型晶体和晶体学     

面心立方固溶体合金的团簇加连接原子几何模型及典型工业合金成分解析

工业合金牌号的成分选择体现了固溶体合金的化学短程有序结构,满足由最近邻两层原子组成的"团簇加连接原子"模型,例如对于置换型面心立方固溶体Cu-Zn,其合金牌号成分可以表述为[Zn-Cu_(12)]Zn_(1-6)和[Zn-Cu_(12)](Cu,Zn)_6,其中方括号内为第一近邻配位多面体团簇.基于此,本文赋予团簇式以具体原子结构的含义,对置换型面心立方固溶体结构中团簇的可能存在形式进行了穷尽,得出团簇式所对应的所有"团簇加连接原子"结构单元模型,给出团簇和连接原子之间的比例和空间排列的所有可能,并对Cu-Zn和Cu-Ni合金常用牌号对应的团簇式给出了三维结构模型,进一步验证了前期关于合金团簇式解析的正确性.用这些模型中原子化学序描述合金的成分,赋予团簇式以具体的原子结构意义,为进一步开发新的合金提供了理论依据.     

威尔金斯（Wilkins，Maurice Hugh Frederick，1916-2004）新西兰-英国物理学家（Physicist，New Zealand-England）

威尔金斯是一位医生的儿子，6岁时移居英国，1940年在伯明翰大学获得博士学位。薛定谔所著的有关生命本性的一本书伎他对生物学发生兴趣劳厄和布拉格父子早就指出，X射线可被晶体中规则排布的原子衍射；由衍射图形可推断出晶体中原子的排列。这个方法同样也可以用于由化学单元重复排列所组成的大纤维分子，当然在具体方式上要复杂得多。纤维分子通常是由化学单元重复组成。     

南氨酸高氯酸盐的晶体结构及分子的绝对构型

南氨酸是一种新发现的天然氨基酸,其结构具有异于所有已知天然氨基酸的一些特点。本文叙述了利用X射线单晶体衍射方法对南氨酸高氯酸盐的晶体及分子结构所作的研究。从晶体的外形及X射线鉴定判明晶体属单斜晶系,劳埃(Laue)点羣为C_2h,宝间羣为P2₁;测得晶胞参数a=5.68?、b=12.78?、c=6.23?、β=107°26′。利用三维帕特逊(Patterson)函数求出全部原子在晶胞中的粗略位置,经修正后获得了有关分子及晶体的结构化学数据。利用氯原子的反常散射效应决定了南氨酸分子的绝对构型。本文还讨论了南氨酸分子及其高氯酸盐晶体的结构特点。