Квазикристалл

(от лат. Quasi - нечто вроде, как будто и кристалл), особый тип упаковки атомов в твердом в-ве, 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 Аl6 Мn (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.

К. Может рассматриваться как промeжут. Тип упорядоченности атомов между истинно кристаллическим и стеклообразным. Двухмерной моделью К. 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 нек-рых 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 К. Может быть описана на основе многогранников, содержащих оси 5-го порядка, или фрагментов таких многогранников. На рис. 2,а показан характерный для К. 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. Напр., в Аl6 Мn атомный радиус Мn-0,130 нм, Аl-0,143 нм. Фрагментами атомной структуры К. Могут быть также трехмерные аналоги узоров Пенроза - острый и тупой ромбоэдры с углами при вершинах 63,43°.

И 116,57°, из к-рых можно сложить полиэдр - триаконтаэдр с симметрией 53m, имеющий 32 вершины (рис. 2,6). В упаковке атомов в К. Могут наблюдаться нарушения, аналогичные дислокациям (см. Дефекты). К. Типа Аl6 Мn можно рассматривать как метастабильные фазы. Однако существует структура К. Типа сплава Al-Li-Cu-Mn, получаемая при медленном охлаждении расплава, к-рая является, по-видимому, равновесной. В настоящее время развиваются физ. Теории квазикристаллич. Состояния. Лит. Маккей А. Л., "Кристаллография", 1981, т. 26, в. 5, с. 910-19. Нельсон Д. Р., "В мире науки", 1986, № 10, 19-28. Levine D., Steinhardt P. J., "Rhys. Rev." ser. В., 1986, v. 34, № 2, p. 596-616. Б. К. Вайништейн.