晶体与晶格
面心立方(face-centered cubic)
/ fays-SEN-terd KYOO-bik /
像水果摊老板那样把橙子码进箱子:铺一层,再把下一层的橙子嵌进下面那层的凹窝里,一层层这么码上去。你就把这些圆东西堆得几乎不能再紧了。如果把橙子中心所在的位置标出来,再把图整理成一个立方体,你就得到了面心立方的排列。
面心立方,简称fcc,是一种立方结构:立方体的八个角上各有一个原子,六个面的中心又各有一个——因此叫「面心」。正确计数后(角上的原子由八个胞分摊、面上的由两个胞分摊),平均每个立方体含四个原子。它属于密堆积结构:每个原子与十二个最近邻相接触,这是相同的球能达到的最多接触数,堆积填满了约74%的空间。它的原胞更小、是歪斜的,但用立方体来想象最方便。
面心立方之所以重要,是因为我们许多最有用的金属——铝、铜、银、金、镍、铅——都以这种方式结晶,而那一层层紧贴、可相互滑动的原子面,让它们柔软、易于碾轧、拉拔和塑形。常见的混淆是把它和体心立方搞错:后者的额外原子在立方体正中央而非各面上,堆得没那么密,性质也不同。面心立方与六方密堆积都属密堆积,区别只在层与层的堆叠方式。
一枚金戒指就是面心立方的金。金能被锤打成薄到透光的金箔,正是因为它那些密堆积的面心立方原子面可以彼此轻松滑动,让金属摊薄而不开裂。
可滑动的密堆积原子面,让面心立方的金能被打成透光的金箔。
面心立方和立方最密堆积是同一种结构的两个名字——一个着眼于立方体,一个着眼于密堆积层的堆叠方式。它们不是两样东西。
又称
另见