钻石是晶体吗? 晶体有哪些

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青少年思维前沿杂志网站(以下简称“FYM”)推出了一组由五位诺贝尔奖获得者专门为青少年撰写的科学文章 。赛先生获FYM授权翻译五篇文章 , 将陆续与中国读者分享 。
目前 , 该集合包含以下文章:
我们如何找到自己的路?大脑中的网格细胞——梅-布里特·莫泽,2014年诺贝尔生理学或医学奖得主 。
生物计算机模拟技术——2013年诺贝尔化学奖获得者迈克尔·莱维特 。
准晶体,而不是准科学家——2011年诺贝尔化学奖得主丹·谢克曼
生命的转录:从DNA到RNA-2006年诺贝尔化学奖得主罗杰. d .科恩伯格 。
蛋白质的靶向降解:泛素系统——2004年诺贝尔化学奖得主阿龙·切哈诺沃
和所有在FYM发表的文章一样,这五位诺奖作者也需要用孩子的语言重写文章 , 然后由8-15岁的同行评审员出具评审报告 , 通过后才能发表 , 以保证文章通俗易懂,趣味性强 。一位来自瑞士的13岁青年审稿人分享了他的看法:“我对科学很感兴趣,能够审阅真正科学家的手稿真的很有趣!许多论文向孩子们解释一些危险的疾病 。我觉得这个信息太重要了!”该文集的作者之一、2004年诺贝尔化学奖得主阿龙·切哈诺沃说:“奖项和认可不是人们追求的最终目标 。把知识传播到世界各地,造福人类,这是作为科学家的伟大成就 。我从小就喜欢读科学知识 。我想那时候 , 我心里就种下了科学好奇心的种子 。”
准水晶,不是准科学家
作者
丹·谢克特马
以色列理工学院材料科学与工程系
准晶体的发现掀起了晶体科学的一场革命,改写了我们对晶体的基本定义 。
翻译
新岭
材料科学主要研究不同材料的结构和特性 。有一种材料叫水晶 。晶体是固体材料 , 它们的基本构成单元(原子、离子或分子)在空之间以高度有序的方式组织在一起 。盐、应时和钻石都是著名的水晶 。
在普通晶体中,基本的积木是按照一定的周期性组织起来的,它们在各个方向上周期性重复 。但在一种特殊的晶体中,即准晶体(或准周期晶体),基本积木的排列是不重复的 。
准晶体的发现掀起了晶体科学的一场革命,改写了我们对晶体的基本定义 。在发现第一个准晶后,科学家们又发现了数百个准晶 。一些准晶表现出独特的物理性质,在许多领域得到了应用 。
01我是如何成为材料科学家的我七岁的时候,爷爷给了我一份特殊的礼物——放大镜!我很开心 , 拿着放大镜在拉马特甘走来走去 。我用它来观察我周围的一切:花、虫子、沙子和许多其他微小的东西 。在这个过程中,我不自觉地爱上了这个缩影 。
后来我五年级的时候,学校来了一台新的显微镜 。我要求我的老师每周带一台显微镜来上课 。终于有一天 , 他真的带了过来,让我第一个上去观察 。我们观察了一片叶子,我可以看到叶绿素在移动 。从那以后,我就离不开那台显微镜了 。
很多年后,我去以色列理工学院学习时,我们系获得了一种特别强大的显微镜,叫做透射电子显微镜(TEM) 。我爱上TEM是因为它能实现我对微观世界的科学好奇心 。我很快掌握了TEM的操作要领,也正是有了它,我发现了一种新材料,这种材料后来为我带来了诺贝尔奖 。
O2准晶的发现1981年,我去美国学习与飞机相关的铝合金材料 。首先,我研究了铝铁合金,发现了一种新的相——合金原子的新排列 。我想研究一下这个安排,但是不稳定 , 经常变动 。所以我做了各种铝锰合金,因为铝锰合金比较稳定 。
我用不同浓度的铝和锰来制造合金 。虽然有些不适合做飞机材料 , 但出于好奇我还是准备了 。然后用TEM逐个研究 。我称TEM为“显微镜之王”,因为它是一个强大的研究工具 , 具有惊人的能力,可以让我们看到材料中原子的排列 。
1982年4月8日星期四,当我用TEM扫描一种合金时,屏幕上出现了一个非常特殊的图案 。我们把电子与固体障碍物(如晶体)相互作用时产生的图样称为衍射图样 。我立刻意识到这种合金的衍射图样是不寻常的 。也就是说,这种材料具有特殊的内部结构,现在称之为准晶结构 。
我马上写了“10阶?”在我的实验笔记本中(图1右侧) 。??“现在让我来解释为什么这种模式如此特殊,我的笔记意味着什么,以及为什么这一发现给结晶学带来了一场革命 。
图1:第一颗准晶的发现 。
(左)1982年我发现的Al-Mn准合金的衍射图样 。表示黑点中原子的分布和排列 。

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