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酸化膜の結晶構造について

2004/10/18 21:53

kougakubuです。酸化物の結晶性について勉強しています。結晶に関して全くの初心者です。　例えばアルミナの各文献をみていますと、α(アルファ)結晶、γ(ガンマ)結晶あるいはκ(カッパ)などが書かれています。このギリシャ文字は結晶性の何かだとはわかるのですが、それ以上のことはわかりません。自分なりにわかったのは、どうやらアルファの結晶系は菱面体晶であることまではわかりました。じゃぁガンマは？カッパーは？・・・という感じです。　また、結晶構造に面心立方格子構造(fcc)や体心立方格子構造(bcc)などがありますが、アルファやガンマなどはこれらの中にどのように分類されるものなのでしょうか。漠然とした質問ですみませんが、ご存知の方どうかご教授ください。あるいは、これらについて自分なりに勉強もしたいので、参考書や参考になるHPなどでも情報をいただければうれしいです。　よろしくお願いします。

kougakubu
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物理学
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Umada
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2004/10/23 14:33 回答No.2

世の中の物質は、構造式が同じであっても置かれている環境(温度、圧力、雰囲気)や由来(製法、原料)によって異なる結晶構造をとることがあります。それら結晶構造の違いは一般に、α-アルミナやγ-アルミナといったようにギリシャ文字を付けて区別されます。ただし個々のギリシャ文字に結晶学的な意味はないので、γ-アルミナがどんな構造であるかは名前だけからでは分からず、事典や教科書で(図を見て)調べることになります。またc-BN(立方晶窒化ホウ素、cubicのc)とh-BN(六方晶窒化ホウ素、hexagonalのh)のように、その結晶構造を具体的に表すアルファベットを付して区別する場合もあります。この場合は名前から構造のおよその見当がつきます。結晶は原子や分子が規則正しく(専門的に言えば並進対称性を有して)並んで構成されているものですが、その最小の繰り返し単位のことを「単位胞」または「単位格子」(unit cell)といいます。単位格子は、各辺の長さ・各辺のなす角の関係など(より専門的に言えば対称性の程度)で14種類に分類され、かつこの14種類に限られることが知られています。これらの14種類の格子のことを「ブラベー格子」(Bravais Lattice)といいます。詳細は参考ページ[1-4]を見て/読んで下さい。単位格子の各辺の長さが等しく、かつ各辺のなす角がすべて直角であると結晶系は「立方晶系」になります。高校の化学では単純立方格子・面心立方格子・体心立方格子について習いますが、名前を見ての通り立方晶系に限っての話であり、14種類あるブラベー格子のうち立方晶系に属する3種類の格子のみを扱ったに過ぎません。世の中の結晶には、単純立方格子でも面心立方格子でも、体心立方格子でもない構造のものが多数存在するということです(参考ページ[1]を見るとはっきりすると思います)。菱面体晶であればそれはすでに立方格子でないのですから、fccにもbccにも分類されません。私はアルミナについては詳しくありませんが、調べてみますとβは六方晶、γは等軸晶のようですね。従ってこれらもfccやbccではあり得ないことになります。参考となりそうな書籍についてはkougakubuさんの目指される方向にもよりますが、とりあえず一般的なものをいくつか挙げておきます。このほか有名な「理化学辞典」(岩波)で調べるだけでも少なからぬ知識が得られるはずです。「入門結晶化学」http://books.yahoo.co.jp/bin/detail?id=30999686 「結晶工学の基礎」http://books.yahoo.co.jp/bin/detail?id=30481063 「結晶化学入門」http://books.yahoo.co.jp/bin/detail?id=30671026 [1] ブラベー格子　http://pulsar.tc.chiba-u.jp/~kake/watch/bravais.html [2] 結晶の構造　http://masuda.zaiko.kyushu-u.ac.jp/Lecture/5/Default.htm [3] 結晶格子　http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B5%90%E6%99%B6%E6%A0%BC%E5%AD%90 [4] 金属の結晶構造　http://www.materialhouse.co.jp/tech/kesshou.html * 結晶構造の中には「ダイヤモンド構造」「閃亜鉛鉱構造」など個別の名前が付いているものがあります。これらも分類すればブラベー格子14種類のどれかに当てはまるのですが、自然界で非常に多く見られたり、あるいは何か特徴的だったりなどで特別に名前を貰っているものです。