結構相變
位移型相變(displacive transformation)
位移型相變是重構型的溫和反面。沒有人拆掉任何東西:每個原子仍和先前相同的鄰居保持鍵結,整個結構之所以改變,只是因為所有原子一起、協同地稍微位移——往往只是傾斜或挪動一個鍵長的幾分之一。想像站成方格陣的一群人同時朝同一方向傾身:誰站在誰旁邊的圖樣沒變,但整體形狀顯然變了。
由於沒有鍵被打斷、原子只移動極小的距離(遠小於一個原子間距),位移型相變幾乎不需要活化能、不需要擴散,可以在極低溫下近乎瞬間完成。典型例子是高溫(beta)石英轉低溫(alpha)石英,發生在 573 度 C:角相連的 SiO4 四面體只是協同傾斜,把對稱由六方降為三方,而 Si-O 鍵全程完好無損。許多鈣鈦礦也如此——氧八面體旋轉、或陽離子偏離中心——把立方變成正方或斜方。
位移型相變是一些最有用的結構物理的家:麻田散鐵相變是位移型剪切;由軟模驅動的鐵電與鐵彈性相變是位移型;而正因它們快速又可逆,才撐起了形狀記憶合金、壓電材料與可切換的疇。從結構看,它們在降溫時幾乎總是「降低對稱」——高溫相是較對稱的母相,位移則挑出一個特定的較低對稱子相(一種群-子群關係)。
石英在 573 度 C 有一個位移型相變:SiO4 四面體只是彼此協同地稍微傾斜,Si-O 鍵完全不斷,對稱由高溫的六方 beta-石英降為室溫的三方 alpha-石英。因為只需微小位移、無需擴散,這個相變極快且可逆——每次加熱越過 573 度 C 都會回復,冷卻又降回。
位移型相變:原子只協同位移(不斷鍵、不擴散),通常降溫時降低對稱(如 beta 轉 alpha 石英)。
位移型相變原子只移動遠小於一個鍵長的距離、且不打斷鍵,因此極快、幾乎無需活化能,並且通常是高對稱母相在降溫時降對稱成子相。
又称
另见