準單晶研究現(xiàn)狀
1會議概況
第7 屆國際準晶會議于1999年9月20到4 日在德國斯圖加特市 斯圖加特大學舉行。自從Sheehtman 等于1984年10月9日發(fā)表關于具有長程取向序而無平移周期的Al -Mn 結構和結構缺陷; 實驗物理、理論物理和計算物理工作者專注于研究準晶的奇特的電子結構和物理、力學性能; 材料科學家們則著重發(fā)現(xiàn)新的準晶材料, 制備出大單晶準晶, 并探索準晶可能的新的應用領域。出席本屆會議的學者約255名, 主要來自德國、法國、日本、美國和瑞士等發(fā)達國家。中國只有3人出席會議, 他們是中科院物理研究所郭可信院士、武漢大學王仁卉教授和大連理工大學董闖教授, 并有兩人分別作了大會邀請報告和口頭報告。會議主要討論了準晶冶金學、結構、物性與力性、動力學、表面等內(nèi)容。
2 準晶單晶和有序度最高的穩(wěn)定準晶
為了基礎研究的需要,近年在準晶單晶制備方面取得了很大的進展。由于許多準晶是通過包晶反應而生成的, 熔體的成分與由此熔體長出的準晶的成分不-致,致使準晶單晶的制備較為困難。會上報道了用提拉法制備Al -C u -F e 二十面體準晶單晶,Al -C u -C十次準晶單晶(此前早已用提拉法長出Al -P d -M n 二十面體準晶單晶)。用熔體生長法生長出Z n -M g -R E (R E 代表稀土元素Y,G d,T b,D y,H o,E r 等)二十面體準晶單晶,A I-N i-C o 十次準晶單晶,A I-P d -Mn 二十面體準晶單晶, 以及β-A I-P d -Mn 近似相單晶。
Zn60 Mg30 RE10二十面體準晶是迄今發(fā)現(xiàn)的穩(wěn)定準晶中有序度最高者。這類準晶的結構、物性和力性已得到廣泛的研究,是本屆會議的熱點之一。事實上,這類準晶是我國航空材料研究所羅治平等于1993年首先發(fā)現(xiàn)的,但由于我國近年在準晶研究方面的投入太小而失去了深入研究下去的良機。
3 準晶結構的新描述方法—硬蓋
準晶失去了周期性, 卻具有長程平移對稱性——準周期性。過去-般采用裝填的模式描述準晶的結構。例如,5次或10次準周期平面可用頂角分別為36°和72° 的邊長相同的兩種菱形按-定的規(guī)則拼砌而得, 稱之為Penrose 圖。8次對稱的準周期平面可用頂角為45°的菱形和正方形兩種單胞拼砌而得。三維的二十面體準周期結構則可用兩種菱面體拼砌而成,這兩種菱面體的頂角分別為4π/ 20立體角和7/20(4π)立體角。
德國數(shù)學家PetraGdmmelt指出,平面的Penlose圖也可用-個十邊形的單胞通過有重迭的覆蓋而得到。會上熱烈地討論了由一個單胞通過覆蓋而描述準晶結構的新概念及相關的實驗結果。中國學者在這方面也有重要的貢獻。Gummel t 在提出覆蓋的概念時,用到了郭可信院士課題組關于準晶及其近似相的結構單元(原子團簇) 的研究成果。
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