Language
Country/Area
No result found
كشف سر شبكة الوحدة: لماذا تكون وحدة الخلية الأصلية هي أصغر وحدة في البنية البلورية؟
إن الخصائص الهندسية للخلية الوحدوية لا تؤثر فقط على تخطيط البنية، بل تؤثر أيضًا على الخصائص الفيزيائية للبلورة.
يعتبر مفهوم الخلية الوحدوية مفيدًا بشكل خاص لوصف الهياكل البلورية في بعدين وثلاثة أبعاد، على الرغم من أنه يمكن فهمها في جميع الأبعاد. يمكن تمييز الشبكة من خلال هندسة خليتها الوحدوية، وهي جزء يولد بلاطًا كاملًا، عادةً ما يكون متوازي أضلاع أو متوازي سطوح، والذي يتم إنشاؤه فقط عن طريق الترجمات.
هناك حالتان خاصتان للخلايا الوحدوية: الخلايا البدائية والخلايا العادية. تتوافق الخلية الوحدوية البدائية مع نقطة شبكية واحدة وهي أصغر خلية وحدة ممكنة. في بعض الحالات، قد لا ينشأ التماثل الكامل للبنية البلورية من الخلية الوحدوية البدائية، وفي هذه الحالة يمكن استخدام الخلية الوحدوية التقليدية. الخلية الوحدوية المنتظمة (والتي قد تكون أو لا تكون خلية وحدوية بدائية) هي خلية وحدوية ذات تناسق كامل للشبكة، وقد تحتوي على أكثر من نقطة شبكية واحدة.
يرتبط تعريف خلية الوحدة البدائية ارتباطًا وثيقًا بالمحاور البدائية (المتجهات)، والتي تعد أصغر وحدة حجم في الشبكة.
تحتوي الخلية الوحدوية البدائية على نقطة شبكية واحدة فقط، لذا بالنسبة للخلية الوحدوية العادية، يتم التعامل مع نقاط الشبكة التي تنتمي إلى n وحدة في الحساب كما لو كانت كل خلية وحدة تحتوي على 1/n من نقاط الشبكة. الشبكة. وهذا يعني أنه في الفضاء ثلاثي الأبعاد، إذا كانت الخلية الوحدوية البدائية تحتوي على نقاط شبكية في جميع الرؤوس الثمانية، فإن الخلية الوحدوية البدائية تحتوي في الواقع على 1/8 فقط من كل نقطة شبكية. تسمح طريقة الحساب هذه للخلية الوحدوية البدائية بتمثيل الشكل المتكرر الأساسي لهيكل الشبكة بدقة.
لكل شبكة برافيس، هناك خلية وحدة بدائية أخرى، تسمى خلية ويجاند-سيتز. تقع نقطة الشبكة لخلية الوحدة Wiegand-Seitz في مركز خلية الوحدة وعادةً ما لا تكون متوازي أضلاع أو متوازي سطوح. هذه الخلية الوحدوية عبارة عن تقسيم للمساحة من نوع فورونوي، والشبكة المتبادلة للخلية الوحدوية ويجاند-سيتز في فضاء الزخم تسمى منطقة بريلوين.
في علم البلورات، لكل شبكة محددة يتم اختيار خلية وحدة تقليدية بناءً على الراحة الحسابية. يمكن أن تحتوي خلايا الوحدة المنتظمة هذه على مواقع شبكية إضافية مضافة إلى وجوه أو حجم خلية الوحدة، حيث يكون عدد هذه المواقع وحجم خلية الوحدة المنتظمة مضاعفات صحيحة لخلية الوحدة الأصلية (على سبيل المثال، 1، 2، 3) ، أو 4).
بالنسبة لأي شبكة ثنائية الأبعاد، تكون الخلية الوحدوية عادةً متوازي أضلاع، على الرغم من أنه في بعض الحالات الخاصة يمكن أن تكون زواياها الداخلية زوايا قائمة، ويمكن أن تكون أضلاعها متساوية في الطول، أو كليهما. يمكن تمثيل جميع شبكات برافيس ثنائية الأبعاد الأربع والخمس باستخدام خلايا بدائية تقليدية، في حين تحتوي الشبكة المستطيلة المركزة أيضًا على خلية بدائية تشبه المعين. من أجل التمييز بينها بناءً على التناظر، يتم تمثيلها عادةً باستخدام خلية بدائية تحتوي على تمثيل خلية الوحدة التقليدية لنقاط الشبكة.
بالنسبة لأي شبكة ثلاثية الأبعاد، تكون الخلية الوحدوية التقليدية عادةً متوازية السطوح، وفي حالات خاصة قد يكون لها زوايا قائمة، أو أضلاع متساوية الطول، أو كليهما. هناك سبع شبكات برافيس ثلاثية الأبعاد يتم تمثيلها باستخدام الخلية البدائية المنتظمة، وسبع شبكات أخرى (تسمى الشبكات المركزة) يتم تمثيلها أيضًا باستخدام الخلية البدائية متوازية السطوح ولكن يتم تمثيلها باستخدام الخلية المنتظمة لأن هذا يسمح. تتميز هذه الوحدات بتناظرها من خلال وجود أكثر من نقطة شبكية في خلية الوحدة.
لقد مكن فهم العلماء طويل الأمد للبنية البلورية من تحقيق العديد من التطورات التكنولوجية، فهل يمكننا في المستقبل استخدام هذه المعرفة لاكتشاف المزيد من أسرار الطبيعة؟
