
【化】 non-crystallographic symmetry
非晶體學對稱性(Non-crystallographic Symmetry)指在非晶體材料或非周期性結構中觀察到的對稱性特征。與晶體學對稱性(受限于230個空間群)不同,這類對稱性不受晶體平移周期性的約束,可表現出晶體學不允許的旋轉對稱軸(如5次、8次、10次、12次軸等)。該概念在準晶、生物大分子組裝體、非晶态合金等領域尤為重要。
對稱性的本質
對稱性描述物體在旋轉、平移、反射等操作下保持不變的性質。晶體學對稱性嚴格遵循空間群理論,其旋轉對稱軸僅限于2、6次軸。而非晶體學對稱性突破了這一限制,允許更高次或非整數次對稱軸的存在。例如,準晶中常見的五重對稱軸(5-fold symmetry)即屬于典型的非晶體學對稱性 。
非晶态材料的特殊性
非晶體(如玻璃、非晶合金)缺乏長程有序性,其原子排列僅存在短程或中程有序。此類材料可能通過局域對稱單元(如二十面體團簇)形成非晶體學對稱性,影響材料的力學與電磁性能 。
生物學中的應用
在病毒衣殼、蛋白質複合物等生物結構中,非晶體學對稱性協調亞基的組裝。例如,某些病毒衣殼采用二十面體對稱性(含5、3、2次軸),其對稱性雖不符合晶體學規則,卻實現了高效的空間填充 。
國際晶體學聯盟(IUCr)
明确定義晶體學對稱性需滿足平移周期性,而非晶體學對稱性則適用于不具備該條件的體系 。
材料科學領域
非晶合金中的局域五重對稱性被證實與材料韌性相關,此類對稱性通過高分辨電鏡與散射技術表征 。
來源: Progress in Materials Science 期刊綜述(DOI:10.1016/j.pmatsci.2020.100722)
結構生物學領域
病毒衣殼的對稱性分類包含“非晶體學對稱性”,用于描述非等效亞基間的幾何關系 。
來源: Journal of Molecular Biology 文獻(DOI:10.1016/j.jmb.2015.07.009)
中文術語 | 英文術語 | 定義場景示例 |
---|---|---|
非晶體學對稱性 | Non-crystallographic Symmetry | 準晶結構分析 |
五重對稱軸 | 5-fold Rotation Axis | 二十面體準晶模型 |
局域對稱單元 | Local Symmetry Cluster | 非晶合金的原子團簇 |
旋轉對稱操作 | Rotational Symmetry Operation | 生物大分子組裝 |
“非晶體學對稱性”這一術語需要拆解為“非晶體”和“對稱性”兩部分來理解,結合其科學背景可解釋如下:
非晶體是指内部粒子(原子、分子等)排列無序的固體,缺乏長程周期性結構。例如玻璃、石蠟等。其特點包括:
對稱性指晶體在幾何形狀或物理性質上存在規律重複的特性,如旋轉對稱、鏡像對稱等。這是由晶體内部原子規則排列決定的。
非晶體雖無長程有序結構,但可能存在以下形式的對稱性:
“非晶體學對稱性”并非傳統晶體學中的對稱性概念,而是描述非晶體材料中因無序結構産生的特殊對稱現象,如各向同性或統計意義上的均勻性。這一術語多用于材料科學領域,需結合具體上下文進一步明确其定義。
【别人正在浏覽】