晶格與單位晶胞
單位晶胞(unit cell)
單位晶胞就是那一個印章,把它一次又一次地重複、不留縫隙也不重疊地鋪滿整個空間,就拼出了晶體。就像無盡浴室地板上的一塊磁磚:知道這塊磚長什麼樣、又如何重複,你就知道整片地板。它是仍然承載完整重複圖案的最小一塊。
幾何上它是一個平行六面體(一個歪斜的盒子),由交會於一角的三個邊向量 a、b、c 定義,具有邊長 a、b、c 和三個軸間夾角 alpha、beta、gamma。把平移過的複本堆疊起來就填滿空間。例如立方晶胞就是邊長為 a 的正盒子,沿 x、y、z 堆疊複本即可重現晶體。盒內的原子由分數座標給出,就是基元。
單位晶胞是一種選擇,不是唯一的東西——你可以挑不同的晶胞,它們都能鋪出同一個晶格。慣例上我們挑一個能清楚顯示對稱性的,即使它不是最小的。此外,落在晶胞面、邊、角上的原子會和相鄰晶胞共用,這在計算「有多少原子屬於一個晶胞」時很關鍵。
銅的慣用單位晶胞是一個邊長 a = 3.615 埃 的立方體,內含 4 顆 Cu 原子(在角落和面心)。把這個立方體在三個方向上邊對邊地堆疊,就能精確重建任意份量的銅金屬。
一個立方體,在三維中鋪排,就是整個晶體。
並不存在唯一「正確」的單位晶胞——有無限多種選擇都能鋪出同一個晶格。固定不變的是晶格和結構;晶胞只是我們在一個重複單元外面畫的盒子。
又称
另见