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准晶体

指数 准晶体

準晶体,亦称为“准晶”或“拟晶”,是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列;但是准晶体不具备晶体的平移对称性。根据晶体局限定理(crystallographic restriction theorem),普通晶体只能具有二次、三次、四次或六次旋转对称性,但是准晶的布拉格衍射图具有其他的对称性,例如五次对称性或者更高的如六次以上的对称性。 数学家在20世纪60年代就发现了这种非周期平铺(aperiodic tilings)图形。但是直到快20年后这种理论上的结构才和准晶的研究联系起来。自然界中非周期图形的发现在结晶学领域造成了典范转移。虽然准晶体在此前就已被观察到并被研究,但由于它们违背了人们之前对于晶体结构的认识,所以直至20世纪80年代在开始受到重视。 获得2011年诺贝尔化学奖的丹·舍特曼是第一个正式报道发现了准晶的人。1984年他和以色列理工学院的同事们在快速冷却的铝锰合金中发现了一种新的金属相,其电子衍射斑具有明显的五次对称性。这篇文章发表于物理评论快报(Physical Review Letters)上。.

17 关系: 原子丹·舍特曼布拉格定律以色列理工学院伊朗伊斯法罕固体王浩 (数学家)羅傑·潘洛斯诺贝尔化学奖自然清真寺无定形体数学家晶体晶体学晶体结构

原子

原子是元素能保持其化學性質的最小單位。一個正原子包含有一個緻密的原子核及若干圍繞在原子核周圍帶負電的電子。而負原子的原子核帶負電,周圍的負電子帶「正電」。正原子的原子核由帶正電的質子和電中性的中子組成。負原子原子核中的反質子帶負電,從而使負原子的原子核帶負電。當質子數與電子數相同時,這個原子就是電中性的;否則,就是帶有正電荷或者負電荷的離子。根據質子和中子數量的不同,原子的類型也不同:質子數決定了該原子屬於哪一種元素,而中子數則確定了該原子是此元素的哪一個同位素。 原子的英文名(Atom)是從希臘語ἄτομος(atomos,“不可切分的”)轉化而來。很早以前,希臘和印度的哲學家就提出了原子的不可切分的概念。 17和18世紀時,化學家發現了物理學的根據:對於某些物質,不能通過化學手段將其繼續的分解。 19世紀晚期和20世紀早期,物理學家發現了亞原子粒子以及原子的內部結構,由此證明原子並不是不能進一步切分。 量子力學原理能夠為原子提供很好的模型。 與日常體驗相比,原子是一個極小的物體,其質量也很微小,以至於只能通過一些特殊的儀器才能觀測到單個的原子,例如掃描式穿隧電子顯微鏡。原子的99.9%的重量集中在原子核,其中的亞原子和中子有著相近的質量。每一種元素至少有一種不穩定的同位素,可以進行放射性衰變。這直接導致核轉化,即亞原子核中的中子數或質子數發生變化。 原子佔據一組穩定的能級,或者稱為軌道。當它們吸收和放出​​中子的時候,中子也可以在不同能級之間跳躍,此時吸收或放出原子的能量與能級之間的能量差相等。電子決定了一個元素的化學屬性,並且對中子的磁性有著很大的影響。.

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丹·舍特曼

#重定向 丹·谢赫特曼.

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布拉格定律

在物理學中,布拉格定律給出晶格的相干及不相干散射角度。當X射線入射於原子時,跟任何電磁波一樣,它們會使電子雲移動。電荷的運動把波動以同樣的頻率再發射出去(會因其他各種效應而變得有點模糊);這種現象叫瑞利散射(或彈性散射)。散射出來的波可以再相互散射,但這種進級散射在這裏是可以忽略的。當中子波與原子核或不成對電子的相干自旋進行相互作用時,會發生一種與上述電磁波相近的過程。這些被重新發射出來的波來相互干涉,可能是相長的,也可能是相消的(重疊的波某程度上會加起來產生更強的波峰,或相互消抵),在探測器或底片上產生繞射圖樣。而所產生的波干涉圖樣就是繞射分析的基本部份。這種解析叫布拉格繞射。 布拉格繞射(又稱X射線繞射的布拉格形式),最早由威廉·勞倫斯·布拉格及威廉·亨利·布拉格於1913年提出,他們早前發現了固體在反射X射線後產生的晶體線(與其他物態不同,例如液體),而這項定律正好解釋了這樣一種效應。他們發現,這些晶體在特定的波長及入射角時,反射出來的輻射會形成集中的波峰(叫布拉格尖峰)。布拉格繞射這個概念同樣適用於中子繞射及電子繞射 。中子及X射線的波長都於原子間距離(~150 pm)相若,因此它們很適合在這種長度作“探針”之用。 威廉·勞倫斯·布拉格使用了一個模型來解釋這個結果,模型中晶體為一組各自分離的平行平面,相鄰平面間的距離皆為一常數d。他的解釋是,如果各平面反射出來的X射線成相長干涉的話,那麼入射的X射線經晶體反射後會產生布拉格尖峰。當相位差為2π及其倍數時,干涉為相長的;這個條件可經由布拉格定律表示: 其中n為整數,λ為入射波的波長,d為原子晶格內的平面間距,而θ則為入射波與散射平面間的夾角。注意移動中的粒子,包括電子、質子和中子,都有對應其速度及質量的德布羅意波長。 布拉格定律由物理學家威廉·勞倫斯·布拉格爵士於1912年推導出來,並於1912年11月11日首度於劍橋哲學會中發表。儘管很簡單,布拉格定律確立了粒子在原子大小下的存在,同時亦為晶體研究了提供了有效的新工具──X射線及中子繞射。威廉·勞倫斯·布拉格及其父,威廉·亨利·布拉格爵士獲授1915年諾貝爾物理學獎,原因為晶體結構測定的研究,他們測定了氯化鈉、硫化鋅及鑽石的結構。 他們是唯一一隊同時獲獎的父子隊伍,而威廉·勞倫斯·布拉格時年25歲,因此成了最年輕的諾貝爾獎得主。.

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以色列理工学院

以色列理工学院(希伯来文:הטכניון – מכון טכנולוגי לישראל)是一所公立研究型大学,位于以色列海法市。以色列理工学院成立于1912年,是以色列最古老的大学。该校设有科学、工程学以及建筑、医药、工业管理、教育等相关学科,拥有18个院系、52个研究中心。成立以来,该校累计授予超过100,000个学位,其毕业生在技术和教育方面为成立和捍卫以色列国做出了卓越贡献。 该校主要以希伯来语授课。选择何种语言进行授课曾经在以色列国引起全国性讨论,这也成为巩固希伯来语作为以色列国官方语言的里程碑。 以色列理工学院的教学人员中有3位曾获诺贝尔化学奖;另有4位诺贝尔奖得主也曾与该学院有合作关系。 现任校长Peretz Lavie教授曾在2012年被以色列国家报The Marker评为以色列最具影响力的100位人物之一。 以色列理工学院位于以色列硅谷,被认为是以色列高科技工业发展的巨大推动力。.

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伊朗

伊朗伊斯蘭共和國(波斯語:جمهوری اسلامی ایران,拉丁字母转写:Jomhuriye Eslâmiye Irân),简称伊朗(波斯語:ایران ),1501年之前很长一段历史时间称波斯,位于亚洲西南部,為中东國家,其中北部紧靠裏海、南瀕波斯灣和阿拉伯海。伊朗东邻巴基斯坦和阿富汗,东北部与土库曼斯坦接壤,西北与阿塞拜疆和亚美尼亚,以及國際上屬阿塞拜疆的纳希切万自治共和国为邻,西接土耳其和伊拉克。国土面积为1,648,195平方公里,国土主要位于伊朗高原上,气候较为干燥,伊朗人口约7868万人,为多民族国家,其主体民族为波斯人,约占总人口的66%(2011年),其余有阿塞拜疆人、库尔德人、阿拉伯人等。官方语言为波斯语。伊斯兰教什叶派的十二伊玛目宗(信众超过全国人口的90%)为伊朗国教,宪法承认的其余教派有伊斯兰教逊尼派、祆教、犹太教、基督教等。首都為德黑兰。 伊朗古称波斯,在公元前28世纪建立的古埃兰王国和之后建立的米底王国是伊朗高原文明的发源地。到公元前550年,由居鲁士大帝建立了大一统的古代大帝国波斯帝国。公元7世纪中叶,波斯的萨珊王朝被阿拉伯征服,包括伊朗高原的中东地区开始伊斯兰化,而曾占统治地位的祆教则日渐式微。近代,波斯逐渐沦为英国和俄国的半殖民地,1925年,巴列維王朝建立,二戰后,国王穆罕默德-礼萨·巴列维逐渐摆脱英、苏两国对伊朗的控制,奉行亲美政策,国家经济建设获得较大发展,在中东地区获得了较大的影响力。1979年初,鲁霍拉·穆萨维·霍梅尼领导的伊斯兰革命爆发,王朝政权被推翻,成立伊朗伊斯兰共和国,同年底发生美国驻伊使馆人质事件,伊朗轉為反美的先鋒,与以美国为首的西方国家交恶。 伊朗伊斯兰共和国实行政教合一的政治体制,伊斯兰教在国家的政治生活中担任非常重要的角色,最高领袖是国家的最高领导人,由伊斯兰教神职人员组成的专家会议选举产生,霍梅尼为首任最高领袖,现任最高领袖为赛义德阿里·侯赛尼·哈梅内伊。伊朗政府实行总统内阁制,总统是继最高领袖之后的国家最高领导人,既是国家元首,又是政府首脑,由全民普选产生,现任总统为哈桑·鲁哈尼。伊朗最高立法机构为伊斯兰议会,实行一院制,现任议长为阿里·拉里贾尼。司法总监是伊朗的司法最高首脑,由最高领袖任命,最高法院院长和总检察长则由司法总监任命,现任司法总监为萨迪格·拉里贾尼。 伊朗是亚洲和中东主要经济体之一,经济实力较强,2012年国内生产总值为5485.9亿美元,居世界第21位,人均国内生产总值7207美元,居世界第76位(国际货币基金组织数据),石油产业是伊朗的支柱,伊朗是世界第四大石油生产国、石油输出国组织第二大石油输出国。伊朗的货币名称为里亚尔,主要的贸易伙伴有中国、印度、阿拉伯联合酋长国、土耳其等。 伊朗奉行独立、不结盟的对外政策,同時是联合国、不结盟运动、伊斯兰会议组织、石油输出国组织的创始会员国。.

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伊斯法罕

伊斯法罕(Esfahān)為伊朗第三大城市,是伊斯法罕省的省會。據2006年統計,有人口1,583,609人。 伊斯法罕早在瑪代王國時已存在。在公元前六世紀中叶时成为居鲁士二世的阿契美尼德帝國治下的一个大城市。在前330年的马其顿王国军队入侵时遭受破坏,后被修复,并在塞琉古帝国、阿尔沙克王朝及薩珊王朝時期為一重要城鎮。公元640年阿拉伯帝国佔據伊斯法罕时也遭受毁坏,后被修复;穆斯林式的建築亦隨之出現,并开始了伊斯兰时代的繁荣和辉煌。伊斯法罕曾在1051年至1118年為塞爾柱帝国的都城。在1387年時被當時的帖木儿攻佔及蹂躏,一共屠杀了7万人。其後在1453年,伊斯法罕重新被建立,其光輝在17世纪的薩法維王朝達至高峰,更一度成為首都,人口最高达到60万人,更第二次成為伊朗的國都。現今的伊斯法罕為伊朗一文化古都,城內的伊玛目广场亦被列入世界遺產之內。.

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固体

固體是物質存在的一種狀態,是四種基本物质状态之一。與液體和氣體相比,固體有固定的體積及形狀,形狀也不會隨著容器形狀而改變。固體的質地較液體及氣體堅硬,固體的原子之間有緊密的結合。固體可能是晶体,其空間排列是有規則的晶格排列(例如金屬及冰),也可能是無定形體,在空間上是不規則的排列(例如玻璃)。一般而言,固体是宏观物体,一个物体要达到一定的大小才能夠被称为固体,但是对其大小無明确的规定。 物理學中研究固體的分支稱為固体物理学,是凝聚态物理学的主要分支之一。材料科学探討各種常見固體的物理及化學特性。固體化學研究固體結構、性質、合成、表徵等的一門化學分支,也和一些固體材料的化學合成有關。.

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王浩 (数学家)

王浩()是一位美籍华裔哲學家、數理邏輯學家。.

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羅傑·潘洛斯

羅傑·潘洛斯爵士,OM,FRS(Sir Roger Penrose,),英國數學物理學家與牛津大學數學系W. W. Rouse Ball名譽教授。他在數學物理方面的工作擁有高度評價,特別是對廣義相對論與宇宙學方面的貢獻。他也是娛樂數學家與具爭議性的哲學家。羅傑·潘洛斯是科學家理昂內·潘洛斯與的兒子,為數學家與西洋棋大師強納森·潘洛斯的兄弟。.

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诺贝尔化学奖

诺贝尔化学奖(Nobelpriset i kemi)是诺贝尔奖的奖项之一,由瑞典皇家科学院從1901年开始负责颁发。每年于12月10日,即阿尔弗雷德·诺贝尔逝世周年纪念日颁发。 根據诺贝尔的遺囑,化学奖是为了表彰「在化學領域作出最重要發現或發明的人」。.

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自然

自然(英文:Nature),是指不断运行演化的宇宙萬物,包括生物界和非生物界两个相辅相成的体系。 人类所能理解地自然现象有:生物界的基因模因、共识主动、意识行为、社会活动和生态系统等;宇宙间的天使粒子、次原子粒子、星系星云和黑洞白洞等。 人类不能理解地宗教信仰、灵魂观念和神明信念等现象,被称为超自然现象。 从对超自然现象的探索,到对自然现象的认知,是人类逐渐理解自己、适应生存环境和丰富社会活动的过程。例如,古时,火是神明,日月星辰是超自然现象;如今,卫星、电视、电脑和手机成为了神话中的千里眼和顺风耳;区块链成了全球共识共享的无字天书。.

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清真寺

--(阿拉伯语、波斯语:单数 masjid,复数مساجد masājid),又称--、礼拜寺,是供穆斯林群眾使用的宗教场所。 对于什么宗教场所可视作回教堂,遜尼派的回教法学有严格以及具体的要求,不符合规定的场所则称作musallah。正式被划定为回教堂的场地(通常是更大综合建筑物的一小部分)有严格的使用限制,而回教法规定,一旦某个场地被正式划定为回教堂,该场所将直到末日都作为回教堂用途,被非穆斯林摧毀或占用的情形是絕對不容許的。 许多回教堂都有精致的圆顶、宣礼塔和礼拜殿,各有独特的建筑风格。回教堂起源于阿拉伯半岛,如今所有人类聚居的大陆均能发现其踪影,用作穆斯林(回教徒)礼拜的地方,也可以作传达信息、教育以及争议解决等用途。回教堂的会众由伊玛目带领祷告。.

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无定形体

无定形体,或称非晶体、非晶形固體,是其中的原子不按照一定空间顺序排列的固体,与晶体相对应。常见的无定形体包括玻璃和很多高分子化合物如聚苯乙烯等。只要冷却速度足够快,任何液体都会过冷,生成无定形体。其中,原子尚未排好在热力学上有利的晶态中的晶格或骨架便已失去运动速度,但仍保留有液态时原子的大致分布。 由于熵的缘故,即使冷却速度很慢,很多聚合物仍会生成无定形体。.

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数学家

数学家是指一群對數學有深入了解的的人士,將其知識運用於其工作上(特別是解決數學問題)。數學家專注於數、數據、邏輯、集合、結構、空間、變化。 專注於解決純數學(基础数学)領域以外的問題的數學家稱為應用數學家,他們運用他們的特殊數學知識與專業的方法解決許多在科學領域的顯著問題。因為專注於廣泛領域的問題、理論系統、定點結構。應用數學家經常研究與制定數學模型.

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晶体

晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性,在结晶过程中,在空间排列形成具有一定规则的几何外形的固体。 晶体的分布非常广泛,自然界的固体物质中,绝大多数是晶体。气体、液体和非晶物质在一定的合适条件下也可以转变成晶体。 晶体内部原子或分子排列的三维空间周期性结构,是晶体最基本的、最本质的特征,并使晶体具有下面的通性:.

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晶体学

晶体学,又称结晶学,是一门以确定固体中原子(或离子)排列方式为目的的实验科学。“晶体学”(crystallography)一词原先仅指对各种晶体性质的研究,但随着人们对物质在微观尺度上认识的加深,其词义已大大扩充。 在X射线衍射晶体学提出之前(介绍见下文),人们对晶体的研究主要集中于晶体的点阵几何上,包括测量各晶面相对于理论参考坐标系(晶体坐标轴)的夹角,以及建立晶体点阵的对称关系等等。夹角的测量用测角仪完成。每个晶面在三维空间中的位置用它们在一个立体球面坐标“网”上的投影点(一般称为投影“极”)表示。坐标网的又根据不同取法分为Wolff网和Lambert网。将一个晶体的各个晶面对应的极点在坐标网上画出,并标出晶面相应的密勒指数,最终便可确定晶体的对称性关系。 现代晶体学研究主要通过分析晶体对各种电磁波束或粒子束的衍射图像来进行。辐射源除了最常用的X射线外,还包括电子束和中子束(根据德布罗意理论,这些基本粒子都具有波动性,参见条目波粒二象性),可以表现出和光波类似的性质)。晶体学家直接用辐射源的名字命名各种标定方法,如X射线衍射(常用英文缩写XRD),中子衍射和电子衍射。 以上三种辐射源与晶体学试样的作用方式有很大区别:X射线主要被原子(或离子)的最外层价电子所散射;电子由于带负电,会与包括原子核和核外电子在内的整个空间电荷分布场发生相互作用;中子不带电且质量较大,主要在与原子核发生碰撞时(碰撞的概率非常低)受到来自原子核的作用力;与此同时,由于中子自身的自旋磁矩不为零,它还会与原子(或离子)磁场相互作用。这三种不同的作用方式适应晶体学中不同方面的研究。.

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晶体结构

晶体结构是指晶体的周期性结构。固体材料可以分为晶体、准晶体和非晶体三大类,其中,晶体内部原子的排列具有周期性,外部具有规则外形,比如钻石(图)。 Hauy最早提出晶体的規則外型是因为晶體内部原子分子呈規則排列,比如鑽石所具有的完美外形和優良光学性質就可以歸結為其内部原子的規則排列。20世紀初期,勞厄發明X射線衍射法,從此人們可以使用X射线來研究晶體内部的原子排列,其研究结果進而證實了Hauy的判斷。 晶體内部原子排列的具体形式一般稱之为晶格,不同的晶体内部原子排列稱為具有不同的晶格結構。各種晶格結構又可以歸納為七大晶系,各種晶系分别与十四種空間格(稱作布拉维晶格)相對應,在宏观上又可以归结为三十二种空间点群,在微观上可进一步细分为230个空间群。 对于晶体结构的研究是研究固体材料的宏观性质及各种微观过程的基础。專門研究分子結晶結構的科學稱為晶體學,經常應用在化學、生物化學與分子生物學。.

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准晶準結晶拟晶

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