准晶体的固体缺陷及分类研究

材料是人类社会发展的基石，人类社会的每一个阶段均是以某一种代表性的材料为特征的。21世纪科技发展的主要方向之一就是新材料的研制和应用。固体材料因具有许多独特的性能，在国民经济建设、国防建设、科学技术及日常生活中得到越来越广泛的应用，一直是人们的研究对象。固体材料是由大量的粒子（离子、原子或分子）组成的，一般固体材料的粒子含量为10²²～10²³个/cm³。根据组成粒子在空间排列的有序度和对称性，固体材料可以分为晶体（Crystal）、非晶体（Noncrystal）和准晶体（Quasicrystal）三类^[1]。

晶体的结构特点是，组成粒子在空间的排列具有周期性，表现为既有长程取向有序又有平移对称性，是一种高度长程有序的结构。

非晶体中，组成粒子的排列没有一定的规则，原则上属于无序结构；然而，近邻原子之间的相互作用，使得几个原子间距范围内在某些方面表现出一定的特征，因而可以看成具有一定的短程有序。(www.xing528.com)

准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体结构。在准晶体的原子排列中，其结构是长程有序的，这一点和晶体相似；但是，准晶体不具备平移对称性，这一点又和晶体不同。准晶体的发现是20世纪80年代晶体学研究中的一次重大突破。

鉴于晶体材料存在的普遍性和重要性，固体物理领域把晶体作为主要的研究对象。在理想的完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体的形成条件、原子的热运动及其他条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构偏离的区域就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对称性。实际晶体都或多或少地存在缺陷。晶体缺陷的存在对晶体的性能会产生显著的影响^[2]。例如，点缺陷会影响晶体的电学和光学性能，而位错等线缺陷会对材料的物理性能尤其是力学性能，产生极大的影响。因此，固体缺陷是固体力学、固体物理和材料科学等领域的重要基础研究内容之一。按缺陷在空间的几何构型可将缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。这四类缺陷可分别用缺陷的延伸范围（零维、一维、二维及三维）来近似描述。