
【化】 crystallographic plane groups
晶體學平面群(Crystallographic Plane Group)是描述二維周期性結構中原子或分子對稱排列方式的數學分類體系,屬于空間群理論在平面上的投影。其核心定義可拆解為以下要點:
定義與數學基礎
晶體學平面群由旋轉、反射、滑移反射和平移四種對稱操作組合而成,滿足二維點陣的周期性條件。根據國際晶體學聯合會(IUCr)定義,平面群需符合17種可能的對稱組合,對應布拉維點陣的4種基本類型(斜方、矩形、六方、正方形)。例如,符號"p4mm"表示正方形點陣中四次旋轉軸與鏡面對稱的組合。
曆史背景與分類依據
俄國晶體學家費奧多羅夫(E.S. Fedorov)于1891年首次證明平面群存在17種類型,其分類基于對稱軸階數(1,2,3,4,6)及平移對稱性差異。這一結論後被收錄于《International Tables for Crystallography》作為标準參考。
結構組成與符號系統
平面群符號采用Hermann-Mauguin記號法,例如:
平面群理論被廣泛應用于材料科學(如石墨烯層結構分析)、表面化學(催化劑活性位點預測)及生物大分子二維結晶研究中。例如,DNA納米片自組裝過程可通過p6mm群描述其周期性氫鍵網絡。
權威參考文獻
晶體學平面群(又稱二維空間群)是描述二維晶體結構對稱性的數學工具,用于分析原子或分子在平面上周期性排列的對稱規律。以下是詳細解釋:
晶體學平面群由平移、旋轉、鏡面反射等對稱操作組合而成,共有17種類型。這些對稱操作能将二維晶體結構完全複原,是研究晶體表面投影或二維材料(如石墨烯)的重要理論基礎。
根據平面格子類型,17種平面群分為5大類:
每個平面群的符號(如P4m)包含晶格類型(P表示簡單格子)和對稱操作組合信息(數字表示最高旋轉階數,字母表示鏡面/滑移反射類型)。例如,P4m表示簡單正方格子,含4次旋轉軸和鏡面反射對稱。
如需查看完整17種平面群的具體對稱操作圖示,可參考晶體學權威數據庫或教材。
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