КВАЗИКРИСТАЛЛ (от латинского quasi - нечто вроде, как будто и кристалл), особый тип упаковки атомов в твердом веществе, характеризующийся икосаэдрической (т.е. с осями 5-го порядка) симметрией, дальним ориентационным порядком и отсутствием трансляционной симметрии, присущей обычному кристаллическому состоянию. Квазикристалл им. упаковка атомов была открыта в быстро охлажденном металлическом сплаве Аl₆Мn (1984) и затем обнаружена в системах Al-Fe, Ni-Ti и др. Обычные кристаллы обладают трехмерной периодичностью в расположении атомов, исключающей возможность существования осей симметрии 5-го порядка. В аморфном (стеклообразном) состоянии возможны локальные группировки атомов с икосаэдрич. симметрией, но во всем объеме аморфного тела нет дальнего порядка в расположении атомов - ни трансляционного, ни ориентационного. КВАЗИКРИСТАЛЛ может рассматриваться как промeжут. тип упорядоченности атомов между истинно кристаллическим и стеклообразным. Двухмерной моделью КВАЗИКРИСТАЛЛ являются упаковки ("паркеты") ромбов с углом при вершине 360°/5 = 72° с осями симметрии 5-го порядка: при этом промежутки заполняются другими ромбами с углом при вершине 360°/10=36° (узор Пенроза, рис. 1); совокупности этих ромбов дают равновеликие десятиугольники. Угловая ориентация всех элементов паркета повторяется на всей плоскости - это и есть дальний ориснтационный порядок, но истинного трансляционного дальнего порядка нет (хотя есть приблизительная периодичность вдоль некоторых направлений).

Рис. 1. Двухмерная модель квазикристалла (выделены десятиугольники).

Рис. 2. Элементы структуры квазикристалла из пяти тетраэдров: фрагмент икосаэдра (а), 32 - вершинник триаконтаэдр (6).

Упаковка атомов в трехмерном пространстве КВАЗИКРИСТАЛЛ может быть описана на основе многогранников, содержащих оси 5-го порядка, или фрагментов таких многогранников. На рис. 2,а показан характерный для КВАЗИКРИСТАЛЛ фрагмент икосаэдра (12-вершинника-двадцатигранника с точечной симметрией 53m), состоящий из 5 тетраэдров. Чтобы 6 вершинных атомов и центральный атом образовали плотную упаковку, радиус центрального атома должен быть несколько меньше, чем у вторичного атома; например, в Аl₆Мn атомный радиус Мn-0,130 нм, Аl-0,143 нм. Фрагментами атомной структуры КВАЗИКРИСТАЛЛ могут быть также трехмерные аналоги узоров Пенроза - острый и тупой ромбоэдры с углами при вершинах 63,43° и 116,57°, из которых можно сложить полиэдр - триаконтаэдр с симметрией 53m, имеющий 32 вершины (рис. 2,6). В упаковке атомов в КВАЗИКРИСТАЛЛ могут наблюдаться нарушения, аналогичные дислокациям (см. Дефекты). КВАЗИКРИСТАЛЛ типа Аl₆Мn можно рассматривать как метастабильные фазы. Однако существует структура КВАЗИКРИСТАЛЛ типа сплава Al-Li-Cu-Mn, получаемая при медленном охлаждении расплава, которая является, по-видимому, равновесной. В настоящее время развиваются физических теории квазикристаллич. состояния.

Химическая энциклопедия. Том 2 >> К списку статей