Симметрия в физике твердого тела

Содержание

Слайд 2

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 3

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 4

По пространственной структуре твердые тела делятся на кристаллы и аморфные тела, или стекла.

По пространственной структуре твердые тела делятся
на кристаллы и аморфные

тела, или стекла.
Слайд 5

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 6

Структура алмаза

Структура алмаза

Слайд 7

Слайд 8

Решетка графита

Решетка графита

Слайд 9

Структура цинковой обманки

Структура цинковой обманки

Слайд 10

Структура вюрцита

Структура вюрцита

Слайд 11

Структура каменной соли

Структура каменной соли

Слайд 12

Теллур, селен

Теллур, селен

Слайд 13

Cu2O crystallizes in a cubic structure with a lattice constant al=4.2696

Cu2O crystallizes in a cubic structure with a lattice constant al=4.2696

Å.
The Cu atoms arrange in a fccThe Cu atoms arrange in a fcc sublattice, the O atoms in a bcc sublattice.
The unit cell contains 4 Cu atoms and 2 O atoms. One sublattice is shifted
by a quarter of the body diagonal. The space group is which
includes the point group with full octahedral symmetry. This means
particularly that parityparticularly that parity is a good quantum number.
Слайд 14

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 15

Обратная решетка

Обратная решетка

Слайд 16

Зона Бриллюэна гранецентрированной кубической решетки

Зона Бриллюэна гранецентрированной кубической решетки

Слайд 17

ячейка зона Вигнера-Зейтца Бриллюэна гцк оцк

ячейка зона
Вигнера-Зейтца Бриллюэна

гцк

оцк

Слайд 18

Слайд 19

Обозначения точек в зоне Бриллюэна теллура Зона Бриллюэна для гексагональной решетки

Обозначения точек
в зоне Бриллюэна
теллура

Зона Бриллюэна для
гексагональной решетки

Слайд 20

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 21

Квантовые ямы из материалов с решёткой алмаза Симметрия объёмного Si –

Квантовые ямы из материалов с решёткой алмаза

Симметрия объёмного Si –

Oh
(центр инверсии в середине связи)
Симметрия интерфейса – С2v
Слайд 22

Квантовые ямы из материалов с решёткой алмаза Чётное число атомных плоскостей

Квантовые ямы из материалов с решёткой алмаза

Чётное число атомных плоскостей Si

– симметрия D2h
(спиновое расщепление запрещено)

Нечётное число атомных плоскостей Si – симметрия D2d
(спиновое расщепление разрешено)

Слайд 23

Идеальный интерфейс AC/A'C' Симметрия объёмного кристалла – Td, направления и эквивалентны.

Идеальный интерфейс AC/A'C'

Симметрия объёмного кристалла – Td, направления и эквивалентны.
Симметрия интерфейса

– C2v, направления и неэквивалентны.

3

Слайд 24

Пространственные группы В трехмерном пространстве (3D) имеется 230 кристаллографических пространственных групп

Пространственные группы

В трехмерном пространстве (3D) имеется 230 кристаллографических пространственных групп (32

кристаллических класса). 22 группы образуют энантиоморфные пары пространственных групп, получающихся друг из друга операцией отражения в плоскости.
В 2D имеется 17 пространственных групп (wallpaper groups или plane groups).
В 1D имеется 2 пространственные группы.
Слайд 25

Слайд 26

Графен

Графен

Слайд 27

Зона Бриллюэна графена

Зона Бриллюэна графена

Слайд 28

Углеродные нанотрубки киральный вектор

Углеродные нанотрубки

киральный вектор

Слайд 29

Углеродные нанотрубки киральный вектор

Углеродные нанотрубки

киральный вектор

Слайд 30

(8,6) (6,0) (6,6) зигзагообр. креслообр.

(8,6)

(6,0)

(6,6)

зигзагообр.

креслообр.

Слайд 31

Слайд 32

Слайд 33

Фуллере́ны, бакибо́лы или букибо́лы — молекулярные соединения, принадлежащие классу аллотропных форм

Фуллере́ны, бакибо́лы или букибо́лы — молекулярные
соединения, принадлежащие классу аллотропных форм


углерода (другие — алмаз алмаз и графит) и представляющие
собой выпуклые замкнутые многогранники, составленные
из чётного числа трёхкоординированных атомов углерода.
Слайд 34

Фуллерен

Фуллерен

Слайд 35

Усеченный икосаэдр Икосаэдр – правильный 20-гранник с треугольными гранями – имеет

Усеченный икосаэдр

Икосаэдр – правильный 20-гранник с треугольными гранями –
имеет 6

осей пятого порядка, 10 – третьего, 15 – второго. Молекула
Фуллерена имеет 12 пятиугольных граней и 20 шестиугольных
граней
Слайд 36

Впервые фуллерены C60 и C70 были синтезированы в 1985 г. Х.

Впервые фуллерены C60 и C70 были синтезированы в 1985 г.
Х. Крото и

Р. Смолли из графита под действием мощного лазерного
пучка (Нобелевская премия по химии, 1996 г).
Слайд 37

Слайд 38

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 39

Характерным признаком аморфного состояния является отсутствие дальнего порядка, в том числе отсутствие трансляционной симметрии.

   Характерным признаком аморфного состояния
является отсутствие дальнего порядка, в том

числе
отсутствие трансляционной симметрии.
Слайд 40

Аморфные тела

Аморфные тела

Слайд 41

Основные модели, с помощью которых в настоящее время описывается атомная структура

Основные модели, с помощью которых в настоящее
время описывается атомная структура

аморфных и
стеклообразных материалов, это мелкокристаллитная
модель и модель неупорядоченной сетки.
Слайд 42

rms – среднеквадратический

rms – среднеквадратический

Слайд 43

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 44

Википедия — свободная энциклопедия Квазикристалл — одна из форм организации структуры

Википедия — свободная энциклопедия

Квазикристалл — одна из форм организации структуры
твёрдых

тел (наряду с кристаллами и аморфными телами),
которая характеризуется непериодичностью и дальним
порядком, совместимым с брэгговской дифракцией.
Слайд 45

Слайд 46

Слайд 47

Слайд 48

p.1951

p.1951

Слайд 49

Levine, Steinhardt, PRL 53, 2477 (1984) Shechtman et al., PRL 53, 1951 (1984)

Levine, Steinhardt, PRL 53, 2477 (1984)

Shechtman et al., PRL 53, 1951

(1984)
Слайд 50

Бинарная структура Фибоначчи ABAABABA…

Бинарная структура Фибоначчи
ABAABABA…

Слайд 51

Фотонные квазикристаллы

Фотонные квазикристаллы

Слайд 52

Каноническая цепочка Фибоначчи

Каноническая цепочка Фибоначчи

Слайд 53

Слайд 54

Werchner, Schafer, Kira, Koch, Sweet, Olitzky, Hendrickson, Richards, Khitrova, Gibbs, Poddubny, Ivchenko, Voronov, Wegener, Opt.Express 2009

Werchner, Schafer, Kira, Koch, Sweet, Olitzky, Hendrickson, Richards,
Khitrova, Gibbs, Poddubny,

Ivchenko, Voronov, Wegener, Opt.Express 2009
Слайд 55

Каноническая цепочка Фибоначчи ABAABABA…

Каноническая цепочка Фибоначчи

ABAABABA…

Слайд 56

Слайд 57

Симметрия в физике твердого тела Пространственные группы симметрии Примеры кристаллических структур

Симметрия в физике твердого тела

Пространственные группы симметрии
Примеры кристаллических структур
Обратная решетка, зона

Бриллюэна
Низкоразмерные пространственные группы
Аморфные тела
Квазикристаллы и апериодические структуры
Симметрия дефектов
Слайд 58

Слайд 59

Слайд 60

вакансия междоузельный атом Собственные точечные дефекты

вакансия

междоузельный
атом

Собственные точечные дефекты

Слайд 61

Слайд 62

Комплексы вакансия + донор в GaAs

Комплексы вакансия + донор в GaAs

Слайд 63

Направления осей диполя донор–акцептор в комплексе (a) и (b) в GaAs.

Направления осей диполя донор–акцептор в комплексе
(a) и (b) в GaAs.


Маленькие кружки – атомы As, большие светлые –
атомы Cu, темные – атомы донора (Te или Sn)
Слайд 64

1 2 4 3 i | i – междоузелье Собственный междоузельный атом

1

2

4

3

i

|

i – междоузелье

Собственный междоузельный атом

Слайд 65

Междоузельный атом Ga в тетраэдрическом междоузельном узле, окруженном четырьмя атомами As

Междоузельный атом Ga в тетраэдрическом междоузельном узле,
окруженном четырьмя атомами As (тетраэдр)

и шестью атомами
Ga (октаэдр)

Ga