瑰丽的十四面单晶

作者:              发布时间:2008-07-31


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    ↑↑↑↑人类对晶体的认识是从具有规则外形的石头开始的。早在史前,人类为了生存,用石头做成各种石器,作为劳动工具和自卫武器。在采集石头的同时,也就发现了各种外形规则的石头。人们就把这些有规则外形的石头叫做晶体。因此,晶体是一个非常古老的名词。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑随着时间的推移,人们发现的有规则外形的晶体种类越来越多,被称为宝石。各种晶体都有它特有的外形,人们对晶体的研究,就是从研究晶体外形的规则性开始的。但是,这些宝石人们能够看到或感受到它的华丽和贵重。我们这里看到硫化锰铁单晶体不存在于自然界,而存在于钢中的偶然现象。根据晶体的对称性关系,确定平衡状态的↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶体是由八个六边形晶面和六个正方形晶面组成的十四面体,各晶面之间有生长台阶。这种十四面体的宏观对称素与面心立方结构的↑↑O↑↑h↑↑↑↑—↑↑m3m↑↑↑晶类相对应,其中六边形晶面为↑↑(111)↑↑↑晶面族,正方形晶面为(↑↑100)↑↑↑晶面族。↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶十四面体的发现是立方晶系↑↑O↑↑h↑↑-m3m↑↑↑点群新发现的典型实例。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑观察发现,除了平衡态的完整的十四面体↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶体之外,还有多种生长形态的单晶体,如图↑↑3↑↑↑的哑铃状↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶体,图↑↑4↑↑↑的纺锤状单晶体等形状各异的↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶体形貌,它们的表面都是由↑↑(111)↑↑↑和(↑↑100)↑↑↑两种晶面族构成,即被六角形晶面和正方形晶面所覆盖。各种形态都有明显的棱角、生长台阶,晶体始终保持平面向前长大。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑很明显,这些形状各异的生长形态与结晶前的↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑熔体形态、在气泡壁上所处的位置、受到限制的周围环境、热力学条件有关。由于↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑的结晶温度低于钢的结晶温度,当钢已经变成固体时,↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑仍处于熔体状态,观察发现在凹坑中的↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶体与凹坑有明显的空隙,证明了↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶体的生长经历了熔体向固相转变的生长过程,同时伴随着体积的收缩。↑↑↑ ↑

    ↑↑↑↑层状生长特征是↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe)S↑↑↑单晶体的主要特征,同一晶面的生长用了两个各自独立的二维核,但二维核的生长方向相同,当晶体生长了一层后,必须通过新的二维核才能产生十分敏感。因此,处在起跑比上同意自有生占体系的众多个↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe) S ↑↑↑熔体,造成他们受到原始状态、所处位置、气体的流动、热量传输方向、质量传输等各种因素的影响,由于生长过程中的复杂性,那些呈现球状熔滴的↑↑(Mn↑↑↑,↑↑Fe) S ↑↑↑单晶十四面体,↑↑ ↑↑而那些形状各异的熔体的造化婀娜多姿,显示了变幻莫测的优美造型。↑↑ ↑↑虽然他们形状各异,但却都遵守晶面角守恒定律和有理数定律,是晶体内原子排列规律性和外形规则型的有力证据。↑↑↑