ファインマン物理学Ⅳ 電磁波と物性

ファインマン物理学〈4〉電磁波と物性

第9章　結晶の幾何学的構造　メモ

9-1　結晶の幾何学的構造

・個体物質においては原子の繰り返しパターンが生じる。

・結晶中の一つの原子の周囲は、ある種の配列を持つ。
　ずっと遠くの同じ場所でも、同じ種類の原子には、周囲が全く同じものがある。
　また同じだけ遠ざかったところには、全く同じ条件が再び見出される。
　このパターンは何度も３次元で繰り返される。

・結晶の内部的パターンが外に現れる場合
１．劈開面：結晶にほかよりも割れ易い面が存在
　　　　　　原子結合の強さは、ある方向では他方向より強いのがふつう　　　　　

２．結晶が形成される方法により、内部構造が表面に現れることが多い。

9-2　結晶の化学結合

・結晶の力学的性質は、原子間の化学結合の種類に関係する。

・イオン結合：正、負のイオンが３次元チェス盤のように並び、電気的な力で
　　　　　　　結びあっている。

・等極結合：電子が２個の原子の間で共有される結合。
　　　　　　ダイヤモンドでは炭素原子は４方向の最隣原子と等極結合し、
　　　　　　硬い結晶を構成する。

・分子性結晶：分子は各々独立した個別性を保つ。
　　　　　　　分子は互いに強く結ばれていないため、結晶は破壊しやすい。

・金属の結合は、相隣る原子間のものではなく、結晶全体の性質。
　価電子は一つの原子、あるいは原子対に付属しているのではなく、
　結晶全体に共有されている。

・金属の結合には強い方向性はない。
　多くの金属原子は、出来るだけ固く押し固めた小さな球のようなもの。

9-3　結晶成長

・珪素の原子は同類を見出し合い、また酸素を見出してシリカ（無水珪酸）が
　できる。一度には一つの原子が他のものにくっつき、結晶が組み立てられていく。

・成長していく結晶は、その原子が加わったときにエネルギーが可能な限り低くなる
ようなものならば、これを受け付ける。

9-4　結晶格子

・正立方体格子には体心立方と面心立方がある。

9-7　金属の強さ

・金属の単結晶は非常に変形しやすく、大変”やわらかい”。

・転位：結晶中の不完全さを示し、一つの列の中の原子の”欠けた”部分のこと

・転位は、結晶ができたときに既に存在しているか、表面のきずやわれ目のところ
で生じると想像されている。

・純粋な銅は大変やわらかいが、加工硬化する。
・ハンマーでたたいたり、曲げ伸ばしの繰り返しにより、多数の種々の新しい転位が
でき、たがいに干渉し合い、運動を阻害する。