[2011诺贝尔化学奖]准晶：似晶非晶
准晶简述——2011年度诺贝尔化学奖
准晶简述——2011年度诺贝尔化学奖孙俊良【摘要】2011年诺贝尔化学奖颁发给了以色列科学家DanShechtman，以表彰他在准晶发现上的突出贡献。
本文简单介绍准晶发现的重要意义及其结构的描述方式。
【期刊名称】《大学化学》【年(卷),期】2012(027)002【总页数】4页(P6-9)【关键词】诺贝尔化学奖;准晶体;结构【作者】孙俊良【作者单位】北京大学化学与分子工程学院,北京100871【正文语种】中文【中图分类】O753.3瑰丽多彩的具有规则外形的晶体一直是人们乐于收集和欣赏的对象，如各种宝石，钻石等(图1)。
为了了解这些晶体的内在本质，人们在17世纪就开始了晶体学方面的研究，但早期的晶体学局限于几何外形和一些假说上。
随着1912年X射线晶体学的诞生，晶体学得到了迅速发展，并连续获得了诺贝尔奖(如Max von Laue，1914年诺贝尔物理学奖；William Henry Bragg和William Lawrence Bragg，1915年诺贝尔物理学奖)。
其后晶体学被应用到各种物理学、化学和生物学领域，逐渐发展成为一种非常完备、无可辩驳的描述物质结构的方法。
传统的晶体学理论遇到的唯一也是最大的挑战就是Dan Shechtman在1982年发现的Al-Mn合金急冷相中准晶[1]。
准晶所具有的5次对称性(图1)从根本上改变了人们对晶体的看法，晶体的定义也因此被改写。
图1 普通的具有三维平移对称性的晶体(绿宝石Be3Al2(SiO3)6)和十二面体准晶单晶(ZnMgY体系)的照片1 准晶的发现在准晶发现之前，为了区别于非晶，晶体的一般要求是该固体具有规则外形，而其内部结构中的原子、离子或分子在空间排列成具有三维周期性的格子。
根据这个定义，传统的晶体学理论在19世纪就已基本发展完善，它包括7个晶系，14种Bravais格子，32种晶体学点群以及由此得到的230个空间群[2]。
这一理论在20世纪初被X射线晶体学所“证实”。
以准晶体为素材编制的试题
以准晶体为素材编制的试题作者：黄一敏张旭东来源：《化学教学》2012年第07期摘要：以2011年诺贝尔化学奖及准晶体的特性为背景和材料，命制了一道化学题，并对命题思路、解题方法进行了分析，提供了参考答案。
关键词：诺贝尔化学奖；准晶体；化学试题文章编号：1005–6629(2012)7–0060–02 中图分类号：G633.8 文献标识码：B1 命题背景诺贝尔科学奖是一年一度十分关注的重要的科技新闻之一，中学化学教育工作者最关注的就是当年的诺贝尔化学奖或医学奖，他们是每年高考命题的热点素材之一。
现将2011年诺贝尔化学奖作简单介绍，并原创几道试题供同行们教学使用。
2011年诺贝尔化学奖以色列科学家Daniel Shechtman（达尼埃尔·谢赫特曼）因发现准晶体独享2011年诺贝尔化学奖。
准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体。
概括的说，就是准晶体具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
准晶体具有独特的属性，坚硬又有弹性、非常平滑，而且，与大多数金属不同的是，其导电、导热性很差，因此在日常生活中大有用武之地。
科学家正在尝试将其应用于其他产品中，比如不粘锅和发光二极管等。
另外，尽管准晶体的导热性很差，但因其可能将热转化为电，它们可以用作理想的热电材料，如有些科学家正在尝试用准晶体材料捕捉汽车废弃的热量。
2 试题及解析（1）1982年谢赫特曼发现的准晶体是锰与另一个短周期元素X形成的凝固态。
②已知元素X与同周期Y、Z的性质如表1，锰与X在准晶体中的结合力为，谢赫特曼发现的准晶体结构如图1所示，该晶体的化学式为：（看作金属互化物）；它呈面体。
[命题思路]以未知元素推断为背景，依据元素性质的递变性和特殊性规律，旨在考查原子结构、金属晶体结构等相关知识，原子结构及晶体知识是新课程选修3中重点内容之一。
[解题] ①锰为25号元素，并依据能级顺序确定。
黄金分割比例的晶体(2011年诺贝尔化学奖介绍)
檾檾檾檾檾檾檾檾檾檾殧殧殧殧获奖介绍黄金分割比例的晶体———2011年诺贝尔化学奖介绍编者的话10月5日，瑞典皇家科学院宣布，2011年诺贝尔化学奖授予以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼（也有报道译成丹尼尔·舍特曼），以表彰他对准晶的发现所作出的杰出贡献。
本刊编辑部特约请专人把瑞典皇家科学院网站上发表的介绍该项成果的公共资讯译成中文。
同时，为使大家对涉及的术语有进一步的了解，还译出了以色列特拉维夫大学物理与天文学院利夫希茨（R Lifshitz ）撰写的介绍准晶的文章。
现一并刊登于此，以飨读者。
达尼埃尔·谢赫特曼（Daniel Shechtman ）以色列人，1941年生于特拉维夫。
1972年于以色列海法的Technion －以色列理工学院获得博士学位。
现为该学院的杰出教授和菲利普·托拜厄斯（Philip Tabias ）讲座首席教授。
当谢赫特曼把他的发现（这个发现使他获得了2011年诺贝尔化学奖）记录在他的实验记录本中时，他在其傍边画下了3个问号。
像足球不可能光由有六个角的多边形所构成一样，在他面前的晶体中的原子也产生了一个禁阻的对称性。
此后，科学家们借助于具有错综复杂图案的镶嵌物（mosaics ）和数学与艺术上的黄金分割比例解释了谢赫特曼的这个令人困惑的观察。
1982年4月8日上午，谢赫特曼用电子显微镜观察铝锰混合物，想从原子水平上来研究它。
然而，他观察到了一个令人惊奇的、完全违反逻辑的图像：以一个个圆点为中心，周围有彼此距离相同的10个亮点形成了一个圆（图1）。
他用希伯来语对自己说：“Eyn chaya kazo ”（大概意思是这是啥玩意？）。
他把正在生长的熔融金属迅速冷却，温度的突然变化本应使原子变得完全无序。
然而，他所看到的图像却给出了完全不同的故事：原子以一种反自然法则的方式进行了重排。
谢赫特曼反复点了亮点的数目。
在圆中有4或6个点是可能的，但绝不应该是10个点。
2011年诺贝尔化学奖---准晶体的发现和研究
----达尼埃尔· 谢赫特曼（Danielle.Shechtman ）
① 达尼埃尔·谢赫特曼 （个人履历）
1941年，出生于以色列的特拉维夫，以色列人。理论 物理学家，现为以色列工学院工程材料系教授。
1972年，从位于以色列海法的以色列工学院获得博士 学位，随后在美国俄亥俄州赖特－帕特森空军基地航空 航天研究实验室从事了3年钛铝化合物研究。 1975年，谢赫特曼进入以色列工学院材料工程系工作。 1981年至1983年，谢赫特曼利用假期赴美国约翰 斯·霍普金斯大学从事合金研究并在此期间发现准晶体。
③ 达尼埃尔·谢赫特曼的科研态度
谢赫特曼说： “必须成为某个领域的 专家，这是第一位的。 当发现某个新事物的时 候，首先要确定它确实 是新事物，然后再试着 解释所看到的。如果相 信自己的话，就可以听 取他人的意见，但不要 被他们误导，不要放弃。 对我来说，我知道我是 对的。”
④ 成功的历程
谢赫特曼的发现在当时引起极大争议。因执意 坚持自己的观点，曾被要求离开他的研究小组。 “我被赶出了自己所在的研究团队，同事们说 我的研究让他们蒙羞。”谢赫特曼回忆说，“对 此，我并不在意，我深信自己是对的，他们是错 的。” 美国化学协会主席纳西· 杰克逊采访时表示： “因为他们认为这违反了自然‘规则’。” “他（鲍林）公开说：达尼埃尔· 谢赫特曼在胡 言乱语，根本没有什么准晶体，只有‘准科学 家’。”谢赫特曼回忆说。
2011年10月5日，获得诺贝尔化学奖，一人独享1000万瑞典 克朗（约合146万美元）奖金。 自1986年起，谢赫特曼已获 来自物理、化学等领域共计10余个奖项。
② 达尼埃尔·谢赫特曼的成就贡献
谢赫特曼发现了准晶体，这种材料具有的奇特 结构，推翻了晶体学已建立的概念。从根本上改 变了化学家们看待固体物质的方式。
天外飞来准晶体阅读附答案
天外飞来准晶体阅读附答案2011年诺贝尔化学奖授与了准晶体的发现者mdash；以色列科学家谢西曼，他于1982年首次在实验室中合成出了准晶体。
正常的晶体中，原子或份子的排列情势是立方体、六边形或其他规则的、可无缝拼合的模式。
而准晶体的结构很特殊，小范围内看不出规则模式，但大范围可以体现出规则的，可拼合的模式。
由金属原子组成的准晶体有固定的熔点，但导电导热能力却很差，容易像非晶体的玻璃那样决裂。
自然界中构成的准晶体是在2008年发现的，在一块来自俄罗斯东部的奇怪岩石内，意大利科学家发现了一种已知的准晶体类型AL63CU24FE13。
更惊人的事情还在后面，最近意大利和美国科学家对这块岩石进行了同位素测定，发现岩石里的氧同位素的特点与某些碳质陨石相似，换句话说，这块岩石可能来自地球以外！该陨石很多是45亿年前太阳系初期动荡环境的产物。
含有准晶体的陨石是如何构成的？这仍然是个谜，太阳系中绝大部分陨石都是小行星带中没有构成大天体的物资，但这块陨石中的铝的情势很怪僻，不多是在小行星带的环境中发生的，在其他的陨石中也没有发现这类铝的情势，既然陨石来自地球以外，那末这类含有准晶体的陨石的发源必定不寻常。
钻研人员猜想，或许这块陨石所在的前身星球上曾发生过高速的撞击事件，在极端的环境中发生了这类陨石。
这块陨石告知咱们，罕见的准晶体其实可以在自然界中发生，并且在几十亿年中维持不乱。
1、准晶体有甚么凸起特点？（4分）2、第一段主要使用了甚么说明法子？它有甚么作用？（3分）3、第二段画线句中的极可能能否删去？为甚么？（3分）4、以下说法或推断不符合原文意思的是一项是（）（3分）A、由于首次发现并在实验室中合成出了准晶体，科学家谢西曼取得了2011年诺贝尔化学奖。
B、在自然界中也发现了含有准晶体的岩石，无非这块岩石可能来自地球以外。
C、对含有准晶体的陨石构成的缘由，科学家们已有了明确的钻研定论。
D、罕见的准晶体可以在自然界中发生，并且很长时间内维持不乱。
准晶体简介
准晶的组成和结构
组成：从组成上看，至今发现的准晶绝大
称性。介于玻璃（短程有序，长程无序）和晶体（长程 有序，且具有平移对称性）之间。
金属玻璃
金属准晶体
金属晶体
天然准晶矿物
准晶体立体模型
准晶体原子结构模型
准晶体平面堆砌图
彭罗斯贴砖图
谢赫特曼发现的Al-Mn合金准晶体
结构模型图
谢赫特曼发现的Al-Mn合金准晶体 稳定性
在300℃中保温6h和在350℃中保温1h都不发生 晶化 在400℃保温1h晶化为稳定的Al6Mn晶相 准晶相为典型的介稳相
准晶体的分类
根据三维物理空间中材料呈现准周期性的维数划分
三维准晶：有二十面体准晶和立方准晶两大类 二维准晶：有十次准晶、十二次准晶、八次准晶和五 次准晶四类。 一维准晶：原子在二维上是周期分布的，另外一维是 准周期分布的。 根据准晶在热力学上的稳定性划分 可将其分为稳定准晶和亚稳定准晶两大类。 至今发现的近200种准晶中有七十多种是热力学稳定的
谢赫特曼发现的Al-Mn合金准晶体 合成制备
含Mn、Fe、Cr 10-14%的Al金属熔体急冷，一步 转化为介稳的固体 生成过程包括成核和长大两个过程，随着准晶相 的形成，发生两相隔离，界面扩散速度10-2m/s, 生成时间10-4s.
Shechtman D, Blech I, Gratias D, et al. Metallic phase with longrange orientational order and no translational symmetry[J]. Physical Review Letters, 1984, 53(20): 1951.
准晶材料的应用
中考语文
一、基础知识积累与运用（２２分）1、下面词语中加点字的注音全部正确的一项是（2分）（）A、菜畦．（wā）澎湃．（pài）嫉．（jì）妒回环曲．（qǔ）折B、彷．（páng）徨磐．（pán）石蓦．（mù）然叱咤．（chà）风云C、羸．（léi）弱斫．（zhuó）痕阴霾．（mái）寒风砭．（biān）骨D、眼睑．（jiǎn）恍．（huáng）惚抽搐．（chù）满目疮．（cāng）痍2、没有错别字的一组词语是（2分）（）A、人声鼎沸荒草凄凄力挽狂澜五彩斑斓B、妇孺皆知锲而不舍浑身解数挣脱羁绊C、姗姗来迟迫不急待聊以自慰勇往直前D、生意葱茏眼花瞭乱叽叽喳喳相得益彰3、解释下列句子中加点的词语。
（2分）（1）淡黑的起伏的连山，仿佛是踊跃．．的铁的兽脊似的，都远远地向船尾跑去了，但我却还以为船慢。
踊跃：（2）他们的燃料已经告罄．．，而温度计却指在零下40摄氏度。
告罄：4、选出没有语病的一句。
（2分）（）Ａ、这个单位连续发生事故，我们不能不说他们在安全防范上没有漏洞。
Ｂ、谁能否定努力钻研科学技术是没有用的呢？Ｃ、有明确的学习目的和顽强的学习毅力，就不难不取得好的成绩。
Ｄ、他连续三天无故旷课，我们能不指出他不遵守学校纪律吗？5、仿照例句，在下面两句横线上补写相关的内容。
（2分）例句：如果我是阳光，我将照亮所有的黑暗。
（1）如果我是清风，我将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
（2）如果我是春雨，我将＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
6、各举出以一、二、三、四、五、六、七、八、九、十开头的俗语（包括成语、惯用语等）。
（6分）例如：一是一，二是二7、阅读下面有关《童年》的读后感，回答问题。
（6分）①《童年》是苏联作家高尔基于1914年完成的自传体小说三部曲中的第三部。
②这部小说讲述的是作者一段幸酸的童年往事。
准晶体的发现与应用
准晶体的发现与应用周宸材料科学与工程2009051005 2011-12-132011年的诺贝尔化学奖公布之后，科学界“天本地裂”。
来自以色列的科学家丹尼尔·舍特曼因发现准晶体而获奖。
准晶体颠覆了常年来的权威，打破了晶体学固有的格局。
所以，我对准晶体很感兴趣，于是查找了许多文献资料。
准晶体的定义是，物质的构成由其原子排列特点而定。
原子呈周期性排列的固体物质叫做晶体，原子呈无序排列的叫做非晶体，准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。
准晶具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
1982年，海法市以色列理工学院的丹尼尔•谢赫特曼（Daniel Shechtman）发现，一种铝锰合金好像具有五重对称性，也就是说，当其中的原子形成的图案旋转五分之一周（72度）时，图案看起来基本上是相同的。
其他研究人员都嘲笑该发现，因为当时这种排列被认为在数学上是不可能做到的。
然而，科学家们最终认识到，通过自身的排列，图案达到几乎重复但永远也不能重复时，固体中的原子可以得到这样的对称，变成“准晶体”。
先来讲一下为什么准晶体一直不被认为存在。
就像孩子们的简单游戏所证明的那样，该解释对晶体可能拥有的对称性提出了限制。
假如你想通过排列一模一样的瓷砖来铺盖桌面，利用重复的三角形瓷砖可以完成这项含有技巧的任务，所以有可能制造出具有三重对称性的晶体；利用四边形和六边形瓷砖也可以完成这项任务，因此也可以制造出四重和六重对称性的晶体。
但是，利用五边形瓷砖无法完成这项任务，因为瓷砖之间总会有空隙。
于是，不可能存在具有可重复排列的五重对称性晶体。
因此，准晶体难以存在。
但是，科学家可以这样做。
1982年4月8日上午，在马里兰州盖瑟斯堡市国家标准与技术研究院工作期间，谢赫特曼取了铝锰合金样品，为了防止结晶，他事先将样品速冻，并向其中发射了电子束。
如果这种材料中存在有序排列的原子，电子就会通过原子的表面衍射出来，并且以特定的角度显现出探测器可以辨认的图案。
准晶体——21世纪的新奇材料
21世纪的新奇材料：准晶体——综述准晶体的奇异物性和可能用途专业：物理学姓名：张文斌学号：09405130 摘要：2011年10月5日诺贝尔化学奖揭晓，以色列科学家达尼埃尔▪谢赫特曼（Danielshechtman）教授因发现准晶体(quasi-crystal)而独享这份殊荣。
准晶体的发现给科技界带来了极大的震动，颠覆了传统晶体学理论，打破了晶体学固有的格局，成为各领域科学家关注的焦点，其具有的独特性能，也大大激发了人们对其研究的热情。
本文主要从两个方面论述这一新奇材料：即准晶体的奇异物性和可能用途。
关键词：诺贝尔化学奖准晶体奇异物性可能用途正文：2011年10月5日诺贝尔化学奖揭晓，以色列科学家达尼埃尔▪谢赫特曼（Danielshechtman）教授因发现准晶体(quasi-crystal)而独享这份殊荣。
诺贝尔化学奖评选委员会在发表的声明中表明：从原子级别观察准晶体形态，会发现原子排列具有规律，符合数学法则，但不以重复形态出现。
获奖者的发现给科技界带来了极大的震动，颠覆了传统晶体学理论，打破了晶体学固有的格局，改变了科学家对固体物质结构的认识；准晶体的发现，因此而成为各领域科学家关注的焦点，其具有的独特性能以及可能用途，也大大激发了人们对它的研究热情。
一、准晶体及其发现：何谓准晶体呢？所谓准晶体，是一种介于晶体和非晶体之间的固体。
物质的构成由其原子排列特点而定。
原子呈周期性排列的固体物质叫做晶体，原子呈无序排列的叫做非晶体。
准晶体具有完全有序的结构：在准晶体的原子排列中，其结构是长程有序的，这一点和晶体相似；但是准晶体不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性，这一点又和晶体不同。
普通晶体具有的是二次、三次、四次或六次旋转对称性，但是准晶的布拉格衍射图具有其他的对称性，例如五次对称性或者更高的六次以上对称性。
关于准晶体的发现，其过程具有很大的传奇性。
关于这种长程有序的结构，其实早有发现，数学家在1960年代就推测出了这种对称模型；但是直到快20年后这种理论上的结构才和准晶体的研究联系起来。
20011诺贝尔化学奖简述
2011年诺贝尔化学奖简述**（**学院，省市，邮编）摘要：瑞典皇家科学院于2011年10月5日宜布, 以色列科学家达尼埃尔·舍特曼因发现准晶体独享2011年诺贝尔化学奖"。
准晶体是一种介于晶体和非晶体之间的固体，具有完全有序的结构，然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
准晶体的发现彻底改变了化学家们对固体物质的看法，导致了晶体学与凝聚态物质结构理论的一次革命，极大推动了相关学科的完善和发展。
本文将简述获奖者的经历和准晶体的发现、基本性质及发展现状，同时还会介绍中国科学家的研究成果。
关键词：诺贝尔化学奖；准晶体；研究；基本性质2011年诺贝尔化学奖10月5日在瑞典首都斯德哥尔摩揭晓，以色列科学家丹尼尔·舍特曼获得此一殊荣，独享了2011年诺贝尔化学奖奖金1000万瑞典克朗。
瑞典皇家科学院表示，舍特曼的贡献在于在1982年发现了准晶体。
诺贝尔化学奖评选委员会在发表的声明中说，从原子级别观察准晶体形态，会发现原子排列具有规律，符合数学法则，但不以重复形态出现。
获奖者的发现改变了科学家对固体物质结构的认识[1]。
准晶体是一种无平移周期性但有严格长程准周期位置序的独特晶体，被称为准周期晶体，即准晶。
它的出现极大挑战了经典晶体学的基本理论，对凝聚态物理产生了深远的影响。
同时，由于准晶体独特的结构和性能，它受到材料、物理、化学及数学等多个领域科学家的广泛关注，极大推动了相关科学的发展。
目前，准晶研究仍然是凝聚态物理领域的重要科学前沿。
事实上，科学界早就将准晶的发现［2］与C60“巴基球”（1985年［3］）及高温超导现象（1986年［4］）一起并列为20世纪80年代凝聚态科学领域的三大突破。
高温超导及C60“巴基球”的发现者也已凭借其杰出的开创性工作分别获得1987年度诺贝尔物理奖和1996年度诺贝尔化学奖。
如今，准晶体的发现者舍特曼教授最终在2011年度诺贝尔化学奖中登顶，实属实至名归。
准晶:奇特而又平凡的晶体——2011年诺贝尔化学奖简介
准晶：奇特而又平凡的晶体——2011年诺贝尔化学奖简介董闯;王英敏;羌建兵;王清
【期刊名称】《自然杂志》
【年(卷),期】2011(033)006
【摘要】准晶是具有长程准周期性平移序和非晶体学旋转对称的固态有序相.它的出现导致了晶体学与凝聚态物质结构理论的一次革命,极大推动了相关学科的完善和发展.其发现者Daniel Shechtman因此获得2011年度诺贝尔化学奖.本文简介了准晶的发现、结构特征和发展现状,同时介绍了中国科学家在这一领域的独特贡献.
【总页数】6页(P322-327)
【作者】董闯;王英敏;羌建兵;王清
【作者单位】大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116024;大连理工大学材料科学与工程学院,辽宁大连116024
【正文语种】中文
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2.2009年诺贝尔生理学或医学奖和诺贝尔化学奖简介 [J],
3.准晶简述——2011年度诺贝尔化学奖 [J], 孙俊良
4.准晶体的发现、性质及其价值——2011年诺贝尔化学奖解读 [J], 钟晓媛;刘克
文
5.谢赫特曼因发现准晶体独享2011年诺贝尔化学奖 [J],
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浙江高二高中化学期中考试带答案解析
浙江高二高中化学期中考试班级:___________ 姓名：___________ 分数：___________一、选择题1.2011年诺贝尔化学奖授予以色列科学家达尼埃尔·谢赫特曼，以表彰他发现了准晶体。
准晶体材料具有硬度高，不易损伤，使用寿命长等特点。
下列叙述错误的是（）A．自然界中的固体可分为晶体、准晶体和非晶态物质B．准晶体是一种介于晶体和非晶态物质之间的固体C．准晶体材料的应用具有较大的发展空间D．化学式为Al63Cu24Fe13的准晶体不可与稀硝酸发生反应2.下图中每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a 点代表的是（）A．H2S B．HCl C．PH3D．SiH43.下列分子中含有“手性碳原子”的是（）A．CBr2F2B．CH3CH2CH2OH C．CH3CH2CH3D．CH3CH(NO2)COOH 4.下列分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是 ( )A．BF3B．H2O C．SiCl4D．PCl55.下列各项中表达正确的（）A．F-的结构示意图：B．CO2的分子模型示意图为：C．NaCl的电子式为：D．N2的结构式为：6.现有四种元素的基态原子的电子排布式如下：①1s22s22p63s23p4；②1s22s22p63s23p3；③1s22s22p3；④1s22s22p5。
则下列有关比较中正确的是 ( )A．第一电离能：④＞③＞②＞①B．原子半径：④＞③＞②＞①C．电负性：④＞③＞②＞①D．最高正化合价：④＞③=②＞①7.已知A、B、C、D、E是短周期中原子序数依次增大的5种主族元素，其中元素A、E的单质在常温下呈气态，元素B的原子最外层电子数是其电子层数的2倍，元素C在同周期的主族元素中原子半径最大，元素D的合金是日常生活中常用的金属材料。
下列说法正确的是（）A．元素A、B组成的化合物常温下一定呈气态B．一定条件下，元素C、D的最高价氧化物对应的水化物之间能发生反应C．工业上常用电解D的氯化物制备DD．化合物AE与CE有相同类型的化学键为阿伏加德罗常数的值( )8.下列说法正确的是(NAA．124g P4含有的P-P键的个数为4N AB．12 g石墨中含有C-C键的个数为2N AC．12g金刚石中含有C-C键的个数为2N AD．60g SiO2中含Si-O键的个数为2N A9.下面叙述正确的是 ( )A．共价化合物中没有离子键B．离子化合物中没有共价键C．正四面体构型的分子，键角均为109°28＇D．直线型分子中的键角均为180°10.下列有关说法中，不正确的是（）A．离子晶体的晶格能越大，离子晶体的熔点越高B．碘单质在水中溶解度很小，但在CCl4中溶解度很大，这是因为CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子C．成键原子的原子轨道重叠越多，共价键越牢固D．含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体11.已知三角锥形分子E和直线形分子G反应，生成两种直线形分子L和M(组成E、G、L、M分子的元素原子序数均小于10)，如下图，则下列判断错误的是 ( )A．G是最活泼的非金属单质B．L是极性分子C．E能使紫色石蕊试液变蓝色D．M化学性质活泼12.氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。
关于准晶体的一些认识与启发
关于准晶体的一些认识与启发早期晶体学家们都根深蒂固地认为，五重或七重以上的对称不符合自然规律。
因为其中原子间的距离长短不一，这个样式无法实现旋转对称，由此很容易就充分证明了在晶体中找不到五重对称，依此，七重对称或者更高重的对称都是找不到的。
1982年4月的那个早晨，以色列理工学院的Dan Shechtman 却发现在他电子显微镜下面，一个衍射图案可以安然转过的1/10个圆周（也就是36）依旧得到原来样式，也就是说，发现了十重对称，不敢相信自己所看到的，他在自己的实验记录本上写下了“10 Fold???”[1]。
进一步深入研究图像后他发现这是一种具有5次对称取向有序而没有周期平移有序的封闭的正二十面体相（如图1所示），在那个时期，这项工作绝对是颠覆性的了，以至于相关论文1984年夏天被Journal of Applied Physics断然拒掉，还好，Physical Review Letters 没做同样的武断之事，随后就发表了他的文章[2,3]。
图1：二十面体相对称元素的立体投影图[2]Shechtman发现的固体形态被命名为准晶（quasicrystal），以示与传统晶体的区别，并被认为是介于晶体和非晶体之间的一种形态。
准晶体具有与晶体相似的长程有序的原子排列；但是准晶体不具备晶体的平移对称性。
根据晶体局限定理（crystallographic restriction theorem），普通晶体只能具有二次、三次、四次或六次旋转对称性，但是准晶的布拉格衍射图具有其他的对称性，例如五次对称性或者更高的如六次以上的对称性[4]。
在此准晶发现之前之前，科学界对固态物质的认识仅限于晶体与非晶体，晶体内原子应呈现周期性对称有序排列，非晶体内原子呈无序排列。
准晶体的发现使得固体物质中一种“反常”的原子排列方式跳入科学家的眼界。
从此，这种徘徊在晶体与非晶体之间的“另类”物质闯入了固体家族，并被命名为准晶体。
2011诺贝尔化学奖
以色列科学家因发现准晶体获2011诺贝尔化学奖核心提示：以色列科学家丹尼尔•舍特曼因发现准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。
准晶的发现对传统晶体学产生了强烈的冲击，它为物质微观结构的研究增添了新的内容，为新材料的发展开拓了新的领域。
新华网快讯：一名以色列科学家丹尼尔·舍特曼（Daniel Shechtman）因发现准晶体而获得2011年诺贝尔化学奖。
准晶的发现对传统晶体学产生了强烈的冲击，它为物质微观结构的研究增添了新的内容，为新材料的发展开拓了新的领域。
科普：固态物质家族的“另类”成员——准晶体新华网北京10月5日电 20世纪80年代初以前，科学界对固态物质的认识仅限于晶体与非晶体，而随着以色列人达尼埃尔·谢赫特曼的一次偶然发现，固体物质中一种“反常”的原子排列方式跳入科学家的眼界。
从此，这种徘徊在晶体与非晶体之间的“另类”物质闯入了固体家族，并被命名为准晶体。
谢赫特曼也因此获得2011年诺贝尔化学奖。
根据固态物质构成的原子排列规律，晶体内原子应呈现周期性对称有序排列，非晶体内原子呈无序排列。
1982年4月8日，以色列化学家谢赫特曼在铝锰合金冷冻固化实验中首次观察到合金中的原子以一种非周期性的有序排列方式组合，具有这种原子排列方式的固体在当时理论下是不可能存在的。
准晶体概念提出之时，权威界认为其颠覆了固态物质的分类方式，被认为是无稽之谈，受到巨大质疑，谢赫特曼也被迫离开研究团队。
然而在此基础上，化学家成功在实验室中合成出多种准晶体结构，并在俄罗斯采集的矿石标本中发现了天然准晶体，准晶体的存在终被证实。
准晶体内的原子排列组合没有按照重复周期性对称排列，原子排列方式介于晶体和非晶体之间。
打个比方说，准晶体的原子排列组合类似于编织古代波斯地毯，地毯的花纹复杂有序，但没有两条地毯的花纹组合是相同的。
瑞典皇家科学院在其声明中说，准晶体的发现，从根本上改变了对固态物质组成结构的原有认识。
2011 诺贝尔化学奖
Key words
• Quasicrystal • Daniel Shechtman
“与此前人们认为的原子在晶体内呈对称模 式分布的理论不同，舍特曼揭示出原子在 晶体内的堆积形态可以不重复。”这一发 现在当时极具争议，因执意坚持自己的观 点，舍特曼曾被要求离开他的研究小组。 然而，他的发现最终迫使科学家们重新审 视他们对物质本质的观念。
根据舍特曼的发现，科学家们随后创造了 其他种类的准晶体，并在俄罗斯一条河流 内的矿物样品中发现了自然生成的准晶体。 一家瑞典公司也在一种钢材中发现了准晶 体，晶体使得这一材料像盔甲般坚硬。目 前，科学家正在试验将准晶体应用于煎锅 和柴油发动机等多项产品中。
2011 诺贝尔化学奖
准晶体
以色列科学家丹尼尔· 舍特曼
准晶体的发现，是20世纪80年代晶体学研究中的 一次突破。 1984年底，D.Shechtman等人宣布，他们在急 冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称 但并无平移周期性的合金相，在晶体学及相关的 学术界引起了很大的震动。不久，这种无平移同 期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。
【2011诺贝尔化学奖解读】准晶：似晶非晶
【2011诺贝尔化学奖解读】准晶：似晶非晶庄小哥发表于2011-10-06 12:12:37故事还要从头说起。
人们早就发现，在自然界的晶体中，原子以重复的样式排列，不同的化合物也许会出现不同的排列方式，但都是简单的平移重复而已。
下面是几张来自晶体中的图案模型。
在图a中，我们可以看到每个原子被其他三个相同的原子包围，形成了一个单位样式，这称为三重对称，因为如果把其中之一沿着平面转过120度，将与另一个发生重叠。
而在四重对称（图b）中，转过90度后可得相同图形，在六重对称（图c）中，转过60度可得相同图形。
但无论如何，五重对称（图d）却不可能得到，因为其中原子间的距离长短不一，这个样式无法实现旋转对称，由此很容易就充分证明了在晶体中找不到五重对称，依此，七重对称或者更高重的对称都是找不到的。
所以，早期晶体学家们都根深蒂固地认为，五重或七重以上的对称不符合自然规律。
然而，1982年4月的那个早晨，以色列理工学院的Daniel Shechtman 却发现在他电子显微镜下面，一个衍射图案可以安然转过圆周的1/10（也就是36度）依旧得到原来样式，也就是说，发现了十重对称！很快，他又从铝锰合金中找到了五重对称的图案。
在那个时期，这项工作绝对是颠覆性的了，以至于相关论文1984年夏天被Journal of Applied Physics断然拒掉。
还好，Physical Review Letters没做同样的武断之事，随后就发表了他的文章。
Shechtman发现的固体形态被命名为准晶（quasicrystal），以示与传统晶体的区别，并被认为是介于晶体和非晶体之间的一种形态。
事实上，无独有偶，同一时期的数学家们已为他做好了理论铺垫，英国人彭罗斯（Roger Penrose）差不多同一时期便在前人工作基础上提出了一种以两种形状的拼图铺满平面的解决方案。
对于Shechtman的准晶体衍射图案和彭罗斯的镶嵌瓷砖来说，都有一个迷人的性质，就是在它们的形态中隐藏着美妙的数学常数τ，亦即黄金分割数1.618……。
2011年诺贝尔奖获得者名单
导读：2011年诺贝尔奖揭晓仪式10月3日起陆续举行，生理学与医学奖，物理奖、化学奖、文学奖、和平奖揭晓…[滚动][图集]两美国学者分享诺贝尔经济学奖关注宏观经济美国经济学家托马斯-萨金特 (Thomas Sargent)与克里斯托弗-西姆斯教授 (Christopher Sims)共同获得2011年度诺贝尔经济学奖…[详细]文学奖疑提前泄露获奖者赔率公布前骤变反贪检察官阿尔夫-约翰松说，他正着手调查，缘何为特兰斯特勒默得奖开出的赔率在奖项公布前数小时从13比1骤变为2比1…[详细] 更多>>2011年诺贝尔奖最新消息瑞典诗人获诺贝尔文学奖迄今只写163首诗∙·和平奖：三位女性共享诺贝尔和平奖包括利比里亚女总统∙·化学奖：以色列科学家独享诺贝尔化学奖因发现准晶体∙·物理学奖：美国澳大利亚三科学家获奖宇宙最后会变成冰∙·医学奖：诺奖医学奖首次颁给逝者加国获奖者3日前去世∙·化学奖：以色列科学家丹尼尔－舍特曼获诺贝尔化学奖∙·心声：2011年诺贝尔化学奖得主:嘲笑中坚持终抱诺奖归更多>>2011年诺贝尔奖得主语录轶事诺奖得主称评审委员会打错电话妻子求证∙·收获：研究称诺贝尔奖得主不仅名利双收或能延年益寿∙·抱憾：诺奖上演悲情一幕：加拿大科学家获奖三天前病逝∙·获赠：诺贝尔奖得主珀尔马特教授获赠伯克利昂贵车位∙·遗产：诺贝尔奖奖金将作为斯坦曼遗产交由其家人处理∙·数字：数字解读诺贝尔奖之最得主最老90岁最年轻25岁2011年诺贝尔奖揭晓·生理学或医学奖：美国人布鲁斯-巴特勒，卢森堡人朱尔斯-霍夫曼，加拿大人拉尔夫-斯坦曼。
·物理学奖：美国科学家索尔-珀尔马特、澳大利亚科学家布赖恩-施密特和美国科学家亚当-里斯。
·化学奖：以色列科学家丹尼尔-舍特曼，因发现准晶体。
准晶及准晶材料概览
下Fibonacci数列，同样具有自相似性。
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二维Pentaplexity
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是否具有“三维Penrose”拼图?
答案似乎是显然的，但并非二维 Penrose拼图在第三维上的简单拓展， 而是寻找一个全新的结构来填充整 个空间。
化学与分子工程学院准晶体及Leabharlann 晶体材料概览化学与分子工程学院
摘 要：准晶体翻开了晶体学新的一页，同时也在材料领
域开拓了新的研究方向。2011年诺贝尔化学奖授予以色列 科学家丹尼尔·谢赫特曼，以表彰他发现准晶体。可以说， 准晶体带来了材料化学、结构化学的革命；本报告通过对 准晶体的发现历史、结构、特性，应用等方面的讨论，增 加同学们对晶体学知识的了解，激发同学们对化学新兴领 域的兴趣。
• 数学上已经证明，具有平移性的晶体不存在5及6 以上旋转轴。
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数学家在准晶发现之前已经从理论上对准晶的存在给出了 预言。1974年 R.Penrose发现一种非周期可填满整个空 间的图形结构Pentaplexity
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Pentaplexity分形结构
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一些比较重要的准晶组成、结构。发现年代简表
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两个现在比较热门的 研究焦点
1.分子准晶 这一分子准晶是以具有十则对称的10,5-Coronene为核心的分 子为结构基元在Penrose tiling(由一胖一瘦两种菱形组成的准 对称构形)上“拼” 成。
2011年诺贝尔化学奖
2011年诺贝尔化学奖2011年的诺贝尔化学奖被授予了三位科学家，他们分别是以色列科学家丹尼·谢赫特曼(Daniel Shechtman)、美国科学家严琴博士(Martin Karplus)和美国科学家迈克尔·列维特(Michael Levitt)。
这个奖项的授予是为了表彰他们对固态物理化学的成就，特别是他们在发现准晶体方面的开创性贡献。
丹尼·谢赫特曼是以色列科技学院的教授，也是一位专注于固体物理化学研究的杰出科学家。
在20世纪80年代初，谢赫特曼在进行研究期间，发现了一种在晶体结构中具有非传统周期性的材料，这种材料被称为“准晶体”。
准晶体的最显著特征是它们的原子排列具有一种无法用传统周期性结构描述的规律性。
谢赫特曼的发现在当时引起了巨大的争议和质疑，但他坚持自己的观点并持续开展研究，最终证实了准晶体的存在。
严琴博士和迈克尔·列维特是两位在美国大学任教的科学家，他们对计算机模拟在化学中的应用做出了突出的贡献。
他们的工作使得科学家们能够利用计算机来模拟化学反应和分析分子结构，从而深入研究化学反应的机理和过程。
这项技术被广泛应用于药物研发、材料科学和环境科学等领域，为科学家们提供了一种更高效、更精确的研究方法。
丹尼·谢赫特曼、严琴博士和迈克尔·列维特的工作对于化学领域具有重大影响。
他们的成就不仅推动了固态物理化学的发展，还为理解和应用化学反应和分子结构提供了新的方法和思路。
他们的研究成果为科学界带来了深远的影响，也为人类社会的进步做出了重要贡献。
诺贝尔化学奖的授予不仅是对这三位科学家个人的认可和赞扬，也是对整个化学界的肯定和鼓励。
他们的成就将激励更多年轻的科学家投身于化学研究，并为解决全球性问题提供创新的解决方案。
在过去的几十年里，化学科学在人类的生活和工业生产中发挥着越来越重要的作用。
化学科技的进步为人类带来了许多福祉，为各行各业的发展提供了强大的支撑。
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故事还要从头说起。
人们早就发现，在自然界的晶体中，原子以重复的样式排列，不同的化合物也许会出现不同的排列方式，但都是简单的平移重复而已。
下面是几张来自晶体中的图案模型。
在图a中，我们可以看到每个原子被其他三个相同的原子包围，形成了一个单位样式，这称为三重对称，因为如果把其中之一沿着平面转过120度，将与另一个发生重叠。
而在四重对称（图b）中，转过90度后可得相同图形，在六重对称（图c）中，转过60度可得相同图形。
但无论如何，五重对称（图d）却不可能得到，因为其中原子间的距离长短不一，这个样式无法实现旋转对称，由此很容易就充分证明了在晶体中找不到五重对称，依此，七重对称或者更高重的对称都是找不到的。
所以，早期晶体学家们都根深蒂固地认为，五重或七重以上的对称不符合自然规律。
然而，1982年4月的那个早晨，以色列理工学院的Daniel Shechtman 却发现在他电子显微镜下面，一个衍射图案可以安然转过圆周的1/10（也就是36度）依旧得到原来样式，也就是说，发现了十重对称！很快，他又从铝锰合金中找到了五重对称的图案。
在那个时期，这项工作绝对是颠覆性的了，以至于相关论文1984年夏天被Journal of Applied Physics断然拒掉。
还好，Physical Review Letters 没做同样的武断之事，随后就发表了他的文章。
Shechtman发现的固体形态被命名为准晶（quasicrystal），以示与传统晶体的区别，并被认为是介于晶体和非晶体之间的一种形态。
事实上，无独有偶，同一时期的数学家们已为他做好了理论铺垫，英国人彭罗斯（Roger Penrose）差不多同一时期便在前人工作基础上提出了一种以两种形状的拼图铺满平面的解决方案。
对于Shechtman的准晶体衍射图案和彭罗斯的镶嵌瓷砖来说，都有一个迷人的性质，就是在它们的形态中隐藏着美妙的数学常数τ，亦即黄金分割数1.618……。
彭罗斯瓷砖以一胖一瘦两种菱形（内角分别为72度、108度和36度、144度）镶拼而成，两种菱形的数量之比正好是τ；同样的，在准晶中，原子之间的距离之比也往往趋近于这个值。
黄金分割数的概念早在13世纪就已经有人描述，它来自著名的斐波那契数列（1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144）,这个数列越往后，两个相邻数字的比值就越接近τ。
在自然界中，这个数值和一些事物的生长形态有着神奇的联系，比如我们熟悉的向日葵盘，种子的分布就是以由黄金分割角发散呈现的，还有海螺的生长线也遵循了这一规律。
如今在钴、铁、镍等金属的铝合金中，准晶已经成为了一种见怪不怪的结构，有趣是，准晶出自合金，本身却是电的不良导体。
它的其他特点包括：磁性较强，在高温下也比晶体更有弹性，十分坚硬，抗变形能力也很强，因此可以作为商用价值很好的表面涂层。
目前世界上准晶的研究十分活跃，在法国、德国、日本和美国都有，预计在未来几年中，它的低摩擦、耐腐蚀、耐热性和非粘性会进一步被开发利用于材料领域，有人也在铝基体中嵌入了硬纳米准晶，去发掘它的更多性能。
准晶甚至对于高维空间的探索也有其特殊的模型功用，哈佛大学理论物理学家、美女教授丽莎•兰道尔（Lisa Randall）在其科普书《弯曲的旅行》中就曾写道：带有准晶体镀层的锅之所以不粘，正是利用了准晶体与常见食物的结构差异，锅里镀层大高维晶体投影与常见食物的三维平凡结构是有差异的，原子排列的不同使得它们不会粘连在一起。
关于准晶的研究方兴未艾，比如说光子准晶，它是以准周期形式排列的，和光子晶体具有相似的性质（如各向同性的带隙），可用于建造微型光学元件。
下图显示了一组光子准晶的几何构型，其中亚波长绝缘棒被以彭罗斯平铺的方式排列，背景中充满空气。
下图显示了光子准晶中谐振状态的分布强度，红色对应高强度，蓝色对应低强度（看上去真的犹如古典风的玻璃灯罩……）。
下图则显示的是与上图相同谐振状态下的相位分布。
这是斯图加特大学的一个小组在二维的准晶模型进行裂纹扩展的分子动力学模拟。
在理论上，有三种准晶模型。
第一种即是彭罗斯模型，是由彭罗斯以及宾夕法尼亚大学的两位科学家Dov Levine和Paul J. Steinhardt提出的，该模型中两种或两种以上的晶胞以特定规则拼接在一起铺满平面；第二种是玻璃模型，由美国物理学家Peter W. Stephens和Alan J. Goldman提出，在这种模型中原子簇可以较为随机地加入交互形成；第三种是随机平铺模型，它结合了前两种的特点，即彭罗斯模型中的规则不必被严格执行，只要结构中并没有出现间隙，晶胞自行加以组合即可。
下面是一组利用傅里叶变换做出来的各种规则的准晶图案，从上到下分别为五重、九重和十二重对称。
下面也是一组利用傅里叶变换做出来的但是随机分布的准晶图案，从上到下分别为五重、九重和十二重对称，可与上图做个比较来看。
由于准晶具有美妙绝伦的几何视觉效果，它对艺术和建筑界的启发也比比皆是，下图是日本艺术家Akio HIZUME利用510根小木杆做出来的准晶模型，叫做
MU-MAGARI。