晶體與晶格
布拉維格子(Bravais lattice)
/ bruh-VAY LAT-iss /
假設你想在一個房間裡布滿間距均勻的點,要讓每個點看到的「其他所有點的景象」都完全一樣——沒有哪個點特殊,牆角看起來也和正中央毫無分別。結果你會發現,這件事不能隨心所欲地做。在三維裡,真正不同的做法只有十四種。這十四種圖案,就是布拉維格子。
布拉維格子,是一組無限延伸的點,其中每個點所處的環境都和其他任何點完全相同。在數學上,你從一個點出發,按三支固定晶格向量的整數倍邁步,就能生成它。按對稱性給這些點陣分類,你會發現它們恰好落入十四種類型,再歸併為七大晶系(立方、四方、六方等等)。著名的立方三兄弟——簡單立方、體心立方、面心立方——就是這十四種裡的三種。
布拉維格子之所以重要,是因為它們是晶體週期性的一套完整、定稿的「字母表」:地球上每一塊週期性晶體,都建在這僅有的十四種框架之一上,再綴以基元。需要誠實點明的微妙之處是:布拉維格子只描述光禿禿的點,也就是「在哪裡」;真實晶體那份豐富的多樣,來自在同一種格子上掛不同的基元。另外,歷史上曾提出的幾種格子被從名單裡劃掉了,因為後來發現它們其實和已經數過的那些暗暗相同。
銅、銀、金、鋁共享同一種布拉維格子——面心立方。它們化學性質各異,但原子所棲身的那副光禿禿的點架,是同一個「十四字母表」裡的同一個字母。
四種不同的金屬,共用一種布拉維格子。
在二維裡數,得到的是五種布拉維格子,而不是十四種——「十四」是三維特有的數字。再者,布拉維格子是一組點的格子,不是晶體結構的清單:許多真實結構共用同一種布拉維格子。
又稱
另見