五度轴对称性——固体中的准晶体结构

人们不能用正五边形铺满浴室的地板,相应这一道理,在晶体学上也有一个经典的守则,即在二维或三维空间里,不存在五度旋转对称的晶体结构。但使人感到惊奇的是,最近在美国国家标准局实验室里,舍赫特曼(Dan Shechtman)和他的同事们发现了五度轴对称的点衍射花样,样品是用快速冷却方法制备的具有微米量级晶粒的金属合金。一个显示五度对称的衍射花样,即使它不具有正五边形明锐的布拉格峰的点花样,也足以引起人们的震惊。例如,若衍射花样是一些弥散的环,而在每个环的五个等距离点上出现强度极大值,这就说明有相当新奇的内容,它可理解为具有五度键取向有序而无严格平移周期性的非晶体材料。平移周期性是判别是否晶体的判据,按传统的习惯看法,尖锐的布拉格衍射峰只能由晶体产生,并且很清楚地知道,晶体是不能显示五边形对称性的。