基礎:跨尺度的材料結構
長程有序
長程有序,是讓晶體成其為晶體的東西。想像你站在一大片種得完美整齊的果園裡:只要知道最前面幾棵樹的間距,你就能精確預測一英里外某棵樹坐落在哪。長程有序意味著原子排列在極大的距離上都是可預測的,知道局部圖案,就能確定地定出十億個間距之外的原子位置。
用嚴謹的說法,長程有序就是週期性:結構在沿晶格向量反覆平移之下保持不變,於是某一點的圖案,會在整個晶體中每一個等價點上一模一樣地重現。這是結晶態的定義性質。它也是銳利繞射峰的來源,週期重複就像一面光柵,只有真正重複的陣列才會給出乾淨、界定清楚的斑點。準晶是個微妙的例外:它有長程有序(銳利斑點),卻沒有一般意義下的週期性。
長程有序是那道最大的結構分野的分界線。擁有它的材料(晶體)長出平整晶面、有明確熔點、給出繞射斑點;缺少它的材料(玻璃、液體)則沒有。提醒:有序與無序不是全有全無,一個固體可以在原子坐落何處上有完美的長程有序,卻在每個位置由哪種原子佔據上是無序的(例如無序合金),所以我們永遠得問一句:哪一種的有序?
站在種得完美整齊的果園裡,只要量出最前幾棵樹的間距,就能算出一英里外的樹在哪,晶體的長程有序,正是這種橫跨遙遠距離的可預測性。
長程有序:局部間距就足以預測遠方每一個原子的位置。
長程有序指的是重複的圖案,而非每個位置都相同。合金可以在位置上完美週期,卻在化學上隨機混合,位置的長程有序,搭配化學的無序。
又称
另见