最密堆積與常見晶體結構
面心立方結構(face-centered cubic)
面心立方結構是建構最密堆積晶體的兩種方式之一,而它就藏在人人熟悉的形狀裡:立方體。在立方體的八個角各放一顆原子,並在六個面的中心各放一顆,這就是 FCC。它看起來方方正正,但若把它傾斜、沿著體對角線望去,你會看到與「最密堆積」所描述完全相同的 ABCABC 最密堆積層堆疊。
仔細數原子:每個角上的原子由八個立方體共用,貢獻 1/8,共 8 乘 1/8 = 1;每個面上的原子由兩個立方體共用,貢獻 1/2,共 6 乘 1/2 = 3;每個單位晶胞總共 4 顆原子。原子沿著面對角線相切,因此晶格常數固定為 a = 2 乘 sqrt(2) 乘 r(r 為原子半徑)。配位數為 12,原子堆積因數為 0.74。最密堆積面是 {111} 族,最密堆積方向是 <110> 族。
面心立方金屬包括銅、鋁、鎳、金、銀、鉛,以及鐵的高溫 gamma 相。它們的十二個滑移系統({111} 面沿 <110> 方向滑移)使 FCC 金屬以延展性佳、易於成形著稱,這正是銅線可以彎折而不斷裂、鋁可以壓延成箔的原因。
一枚銅幣就是 FCC:每個立方體 4 顆銅原子,a = 3.615 angstrom,每顆原子被 12 個鄰居環繞。
一個立方體形狀的晶胞,沿著體對角線其實是最密堆積的。
FCC 與立方最密堆積(CCP)是同一種結構,只是兩種描述方式:一個從立方體出發,一個從堆疊的最密堆積層出發。別把它們當成不同的東西。
又稱
另見