晶体与晶格
基元(basis)
/ BAY-sis /
想象一本贴纸册,每一页都有同样编号的格子,而你往每个格子里按下同一小簇贴纸——也许是一颗星、一弯月、再加一只小火箭,按固定方式凑在一起。格子就像晶格点,标出东西该放在哪儿。你按进每个格子的那一簇贴纸,就是基元:真正的内容,在每个位置上原样复制。
基元,是挂到每个晶格点上的那一组特定原子——可能是一个原子,可能是两个,也可能是几百个。晶格提供一再重复的地址;基元提供每个地址上实际住着什么,包括有几个原子、是哪几种、以及它们彼此精确的相对位置。于是整块晶体结构可以用一个简单的配方概括:结构等于晶格加基元。把基元摆到每一个晶格点上,整块材料就出现了。
基元之所以重要,是因为这里正是化学与几何相遇的地方:同一种晶格,配一个单原子基元也许是金属,配一个双原子基元就成了盐这样的化合物。这也常常是混淆的源头——每个晶格点带两个原子的晶体,并不等于一个点数翻倍的晶格。晶格点的数目和原子的数目是两件不同的事,只通过基元联系在一起。
在金刚石里,晶格点排成面心立方的图案,但基元是两个碳原子,而不是一个。正是这个双原子基元,造就了金刚石那张疏松、四面体、超级坚硬的网,而不是一块致密的金属。
晶格相同,基元不同——材料就不同。
这里的「基元」指的是每个晶格点上的那簇原子,跟数学里把基底当作一组坐标矢量的那个意思无关。张成晶胞的那几支坐标箭头叫晶格矢量,是另一回事。
又称
另见