
【化】 crystallographic plane groups
晶体学平面群(Crystallographic Plane Group)是描述二维周期性结构中原子或分子对称排列方式的数学分类体系,属于空间群理论在平面上的投影。其核心定义可拆解为以下要点:
定义与数学基础
晶体学平面群由旋转、反射、滑移反射和平移四种对称操作组合而成,满足二维点阵的周期性条件。根据国际晶体学联合会(IUCr)定义,平面群需符合17种可能的对称组合,对应布拉维点阵的4种基本类型(斜方、矩形、六方、正方形)。例如,符号"p4mm"表示正方形点阵中四次旋转轴与镜面对称的组合。
历史背景与分类依据
俄国晶体学家费奥多罗夫(E.S. Fedorov)于1891年首次证明平面群存在17种类型,其分类基于对称轴阶数(1,2,3,4,6)及平移对称性差异。这一结论后被收录于《International Tables for Crystallography》作为标准参考。
结构组成与符号系统
平面群符号采用Hermann-Mauguin记号法,例如:
平面群理论被广泛应用于材料科学(如石墨烯层结构分析)、表面化学(催化剂活性位点预测)及生物大分子二维结晶研究中。例如,DNA纳米片自组装过程可通过p6mm群描述其周期性氢键网络。
权威参考文献
晶体学平面群(又称二维空间群)是描述二维晶体结构对称性的数学工具,用于分析原子或分子在平面上周期性排列的对称规律。以下是详细解释:
晶体学平面群由平移、旋转、镜面反射等对称操作组合而成,共有17种类型。这些对称操作能将二维晶体结构完全复原,是研究晶体表面投影或二维材料(如石墨烯)的重要理论基础。
根据平面格子类型,17种平面群分为5大类:
每个平面群的符号(如P4m)包含晶格类型(P表示简单格子)和对称操作组合信息(数字表示最高旋转阶数,字母表示镜面/滑移反射类型)。例如,P4m表示简单正方格子,含4次旋转轴和镜面反射对称。
如需查看完整17种平面群的具体对称操作图示,可参考晶体学权威数据库或教材。
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