単位胞とは

実は割と難しい問題です。 描かれた構造を見ると、氷の結晶は「すきま」を多く含んでいることがわかります。 でも「充填率が半分以下になる」というのはそれだけが理由ではありません。

単位胞とは

ちなみに、私は『バーンズ固体物理学1 結晶としての固体』(東海大学出版会)で空間群を勉強したクチであるが、同書には「これらの7つの格子の中には、都合のよい位置に格子点をさらに追加して新しい格子となるものがある。 ダイヤモンドが透明で電気を流さないのに対し、黒鉛は真っ黒で電気を流します。

格子点の取り方

0,0,0 を通る平面で法線ベクトルは h,k,l です。 この平行六面体がどのような形をしているか、つまり単位格子がどのような対称性をもっているかで7種類の結晶系に分類することができる。 定永両一「結晶」『世界大百科事典』CD-ROM版、平凡社、1998年。

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格子点数と原子数

次に、結晶格子を対称性により分類することを考える。 この単位格子の内部のどこに原子があって、どこに分子があるのかを示す構造のことを単位構造と呼ぶのである。

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単位胞とは

このとき、図 右 に示すように、単位胞に一つの格子点だけが含まれるように単位胞をとることが可能です。 単純立方格子 primitive cubic; cP は一番わかりやすいと思いますが、ジャングルジムのように 立方体をたくさん詰め込んだような形をしています。

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分率座標と単位格子

すると今回は、 先ほどの135パターンと246パターンで、 異なる形になることがわかります。 問題 6 のように体心立方格子の単位格子ひとつを図示するときは、通常各頂点に 1 個と、立方体の中心に 1 個の計 9 個の原子が描かれます。

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ときわ台学/結晶構造/結晶格子

実際に立体的な図で確認してみたいという人は以下の動画(youtube)が参考になるので見てみてね。

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