تصنيف البلورات وفقاً لعمليات التناظر

2013 الرمل والسيليكون

دنيس ماكوان

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

علوم الأرض والجيولوجيا

تُصنف البلورات بناءً على التناظر الذي تظهره (الصندوق 1.1). ترتبط وجوه البلورة مع بعضها بواسطة أنواع مختلفة من عمليات التناظر، ويعتبر مركز التناظر عملية التناظر الهامة للكهرضغطية.

إذا امتلك كل وجه من البلورة وجهاً مكافئاً على جانبها الآخر، يقال أن البلورة تمتلك مركز تناظر. وإذا كانت الوجوه المتقابلة متكافئة، فإن المادة لا يمكن أن تكون عند ذلك كهرضغطية لأنه لن يكون من سبب لحصول عدم تعادل الشحنة كنتيجة للضغط، ويمكن أن تكون كهرضغطية فقط البلورات التي لاتمتلك مركز تناظر.

في تصنيف البلورات بناءً على تناظرها الخارجي، هناك 32 تركيب فريد من نوعه (Unique Combination) لأجهزة التناظر، ويسمح 20 منها فقط بالكهرضغطية.

وعلى سبيل المثال، تتمتع الفلزات المؤلفة من ثنائي أوكسيد السيليكون ببنى بلورية مختلفة بناءً على درجة الحرارة والضغط اللذين يتشكل عندهما الفلز.

ويمتلك بعض هذه الفلزات (الترايديميت والكوإيزيت والستيشوفيت) مراكز تناظر في حين لا يمتلكها البعض الآخر (الكوارتز والكريستوباليت). ويمكن فقط للكوارتز والكريستوباليت أن يُظهرا الكهرضغطية.

من أجل فهم الأصل الذري للكهرضغطية، يتطلب الأمر تصنيفاً مجهرياً للتناظر، وفي هذا التصنيف، تُعرَّف أصغر مجموعة ذرات وحيدة يحتويها حجم من الفضاء يسمى الخلية المكونية (الأحادية). وترتبط الذرات في الخلية المكونية ببعضها بواسطة عمليات التناظر الجهرية (العيانية) وعمليات تناظر إضافية تَجْمع هذه العمليات مع انزياحات الذرات داخل الخلية المكونية.

هناك 230 تركيباً فريداً من نوعه من عمليات التناظر هذه التي يُطلق عليها المجموعات الفضائية. يشتمل التصنيف الجهري للبلورات على 32 مجموعة وحيدة، بينما يشتمل التصنيف المجهري للبلورات على 230 مجموعة فضائية وحيدة.