晶体与晶格
布拉维格子(Bravais lattice)
/ bruh-VAY LAT-iss /
假设你想在一个房间里布满间距均匀的点,要让每个点看到的「其他所有点的景象」都完全一样——没有哪个点特殊,墙角看起来也和正中央毫无分别。结果你会发现,这件事不能随心所欲地做。在三维里,真正不同的做法只有十四种。这十四种图案,就是布拉维格子。
布拉维格子,是一组无限延伸的点,其中每个点所处的环境都和其他任何点完全相同。在数学上,你从一个点出发,按三支固定晶格矢量的整数倍迈步,就能生成它。按对称性给这些点阵分类,你会发现它们恰好落入十四种类型,再归并为七大晶系(立方、四方、六方等等)。著名的立方三兄弟——简单立方、体心立方、面心立方——就是这十四种里的三种。
布拉维格子之所以重要,是因为它们是晶体周期性的一套完整、定稿的「字母表」:地球上每一块周期性晶体,都建在这仅有的十四种框架之一上,再缀以基元。需要诚实点明的微妙之处是:布拉维格子只描述光秃秃的点,也就是「在哪里」;真实晶体那份丰富的多样,来自在同一种格子上挂不同的基元。另外,历史上曾提出的几种格子被从名单里划掉了,因为后来发现它们其实和已经数过的那些暗暗相同。
铜、银、金、铝共享同一种布拉维格子——面心立方。它们化学性质各异,但原子所栖身的那副光秃秃的点架,是同一个「十四字母表」里的同一个字母。
四种不同的金属,共用一种布拉维格子。
在二维里数,得到的是五种布拉维格子,而不是十四种——「十四」是三维特有的数字。再者,布拉维格子是一组点的格子,不是晶体结构的清单:许多真实结构共用同一种布拉维格子。
又称
另见