周公度

(北京大学化学与分子工程学院 北京100871)

1 准晶体的发现

晶体是由原子或分子在三维空间周期性地重复排列形成的固体物质，其基本的结构特征可用抽象的点阵描述。按晶体的点阵结构，其轴对称性不可能存在五次或六次以上的对称轴。准晶体的发现是晶体学传统的对称理论的突破，是自然科学的重大发现。

1982年4 月，以色列化学家D.Shechtman在美国工业技术标准局(NIST)实验室首次从Al-Mn合金的电子衍射图中发现五次对称的衍射图像，但未受到重视。他返回以色列和其他人合作进行研究，撰文投寄给《应用物理期刊》，也因晶体对称性不允许存在五次轴而未能发表。不久他改投给《物理评论快报》，因实验现象的真实性，该刊于1984年11月予以发表，标题是“具有长程取向序但无平移对称性的金属相”，文中报导该衍射图中五次对称轴和三次及二次轴一起形成二十面体点群对称性)。这篇文章的发表为准晶研究揭开了序幕。准晶是准周期性晶体(quasiperiodic crystal)或准晶体(quasicrystal)的简称。

与此同时，我国郭可信等研究人员于1984年夏在Ti-Ni合金体系电子衍射图中发现具有五次对称轴的图像，如图1(a)。1984年冬撰文“正空间与倒易空间中的五次对称”寄《Ultramicroscopy》，于1985年刊出。郭可信还和研究生一起于1984年冬独立发现Ti2Ni含五次轴对称准晶(图1(b))，和Zr-Ni五次孪晶，分别以“一种新的具有对称的二十面体准晶”和“急冷Ni-Zr合金的十重孪晶”两篇简报在1985年同一期《Philosophical Magazine A》中刊出。第一届国际准晶会议于1985年在法国召开，郭可信在会上作了“从Frank-Kasper相到准晶体”学术报告。……