晶體與晶格
晶格(crystal lattice)
/ KRIS-tuhl LAT-iss /
想像一大張方格紙,或一塊圓點花布上的圓點:一個個均勻分布、向各個方向延伸不盡的整齊點陣。再把它變成三維的,像碼滿整個倉庫的箱子的頂角那樣。這副只有點、還沒擺上「傢俱」的光禿禿骨架——也就是只標了地址——就是物理學家所說的晶格。
晶格,是標出晶體重複圖案落腳處的那一組規則排列的點。每一個點看到的鄰居都和別的點看到的一模一樣;無論你站在哪個點上、朝哪個方向看,晶格看上去都沒有分別。你只需幾支箭頭——晶格向量——就能描述這整張無限延伸的網:它們告訴你間距,以及圖案沿哪些方向重複。晶格本身是一副理想化的數學骨架;真正的原子,是把一小組原子(即基元)掛到每個晶格點上才添上去的。
晶格這個概念之所以重要,是因為它乾淨地把「在哪裡」和「是什麼」分開了:晶格說明建造單元的副本該落在哪裡,基元說明每個位置上擺的是什麼。這種分工是全部晶體學的基礎。要避免的常見誤解是:一個晶格點未必就是一個原子。它是一個抽象的位置,同一種晶格,依你在每個點上掛什麼基元,可以描述截然不同的材料。
想像一座巨大廳堂的地面上印滿棋盤格。晶格就是這些方格組成的網;你選擇擺在每一格上的棋子,就是基元。換掉棋子,材料就變了,但格網本身不變。
晶格是位置的格網;基元是你擺在每個位置上的東西。
人們常常籠統地用「晶格」指整個晶體結構,但嚴格說來,晶格只是那一組點。結構等於晶格加基元——點,再加上掛在點上的原子。
又稱
另見