单晶晶体简介
晶体是固态物质的一种特殊存在形式，其形成过程是经过结晶，具有规则的几何外形和原子或分子在空间按周期性规律排列。晶体的主要特性包括均匀性、各向异性、固定熔点、规则外形和对称性。按照成键方式，固体物理学家将晶体分为离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。从空间几何结构上，晶体会被分为七大晶系和多种布拉菲点阵，这方面的深入研究可以通过《晶体学中的对称群》一书来了解。
在微观层面，晶粒是固体内部的一个概念，它是凝固过程中形成的一个个规则排列的单元，单晶即指一个晶粒。晶粒的大小、均匀度和取向对材料的性能有显著影响。通常，晶粒越细，金属材料的力学性能越好。随着科学技术的发展，人们逐渐关注纳米晶，即晶粒度在1nm至100nm之间的材料，这种尺度下的晶粒表现出许多小尺寸效应，如量子效应和超延展性。
准晶体的发现是晶体学领域的重大突破，起始于1984年D.Shechtman等人在急冷凝固的Al Mn合金中观察到的五重旋转对称但无平移周期性的结构。这种无平移周期性的晶体被称为准晶体，中国的研究者在这一领域的贡献被高度评价。通常，晶体的对称性限制在1、2、3、4、6次旋转对称，而准晶体的对称性打破了这一常规。
此外，孪晶是金属塑性变形中的重要概念，源自晶体原子沿孪晶面的镜像对称排列。滑移和孪生是两种变形机制，面心立方结构金属中孪晶的发生相对较少，但近年来的研究如马恩和卢柯在铝和纳米铜中观察到的孪晶，有助于提高材料性能，同时保持其原有性质，这些成果在科学界有着重要价值。
扩展资料
所谓单晶(monocrystal, monocrystalline, single crystal)，即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列，或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成，整个晶体中质点在空间的排列为长程有序。单晶整个晶格是连续的，具有重要的工业应用。由于熵效应导致了固体微观结构的不理想，例如杂质，不均匀应变和晶体缺陷，有一定大小的理想单晶在自然界中是极为罕见的，而且也很难在实验室中生产。另一方面，在自然界中，不理想的单晶可以非常巨大，例如已知一些矿物，如绿宝石，石膏，长石形成的晶体可达数米。
纳米材料是什么
复合氧化物一维和零维单晶纳米材料
从尺寸大小来说，通常产生物理化学性质显著变化的细小微粒的尺寸在0.1微米以下（注1米=100厘米，1厘米=10000微米，1微米=1000纳米，1纳米=10埃），即100纳米以下。因此，颗粒尺寸在0.1～100纳米的微粒称为超微粒材料，也是一种纳米材料。 纳米金属材料是20世纪80年代中期研制成功的，后来相继问世的有纳米半导体薄膜、纳米陶瓷、纳米瓷性材料和纳米生物医学材料等。 纳米级结构材料简称为纳米材料(nano material)，是指其结构单元的尺寸介于1纳米～100纳米范围之间。由于它的尺寸已经接近电子的相干长度，它的性质因为强相干所带来的自组织使得性质发生很大变化。并且，其尺度已接近光的波长，加上其具有大表面的特殊效应，因此其所表现的特性，例如熔点、磁性、光学、导热、导电特性等等，往往不同于该物质在整体状态时所表现的性质。 纳米颗粒材料又称为超微颗粒材料，由纳米粒子(nano particle)组成。纳米粒子也叫超微颗粒，一般是指尺寸在1～100nm间的粒子，是处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，从通常的关于微观和宏观的观点看，这样的系统既非典型的微观系统亦非典型的宏观系统，是一种典型的介观系统，它具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。当人们将宏观物体细分成超微颗粒（纳米级）后，它将显示出许多奇异的特性，即它的 稀土纳米材料
光学、热学、电学、磁学、力学以及化学方面的性质和大块固体时相比将会有显著的不同。 纳米技术的广义范围可包括纳米材料技术及纳米加工技术、纳米测量技术、纳米应用技术等方面。其中纳米材料技术着重于纳米功能性材料的生产（超微粉、镀膜、纳米改性材料等），性能检测技术（化学组成、微结构、表面形态、物、化、电、磁、热及光学等性能）。纳米加工技术包含精密加工技术（能量束加工等）及扫描探针技术。 纳米材料具有一定的独特性，当物质尺度小到一定程度时，则必须改用量子力学取代传统力学的观点来描述它的行为，当粉末粒子尺寸由10微米降至10纳米时，其粒径虽改变为1000倍，但换算成体积时则将有10的9次方倍之巨，所以二者行为上将产生明显的差异。 纳米粒子异于大块物质的理由是在其表面积相对增大，也就是超微粒子的表面布满了阶梯状结构，此结构代表具有高表面能的不安定原子。这类原子极易与外来原子吸附键结，同时因粒径缩小而提供了大表面的活性原子。 就熔点来说，纳米粉末中由于每一粒子组成原子少，表面原子处于不安定状态，使其表面晶格震动的振幅较大，所以具有较高的表面能量，造成超微粒子特有的热性质，也就是造成熔点下降，同时纳米粉末将比传统粉末容易在较低温度烧结，而成为良好的烧结促进材料。 一般常见的磁性物质均属多磁区之集合体，当粒子尺寸小至无法区分出其磁区时，即形成单磁区之磁性物质。因此磁性材料制作成超微粒子或薄膜时，将成为优异的磁性材料。 纳米粒子的粒径（10纳米～100纳米）小于光波的长，因此将与入射光产生复杂的交互作用。金属在适当的蒸发沉积条件下，可得到易吸收光的黑色金属超微粒子，称为金属黑，这与金属在真空镀膜形成高反射率光泽面成强烈对比。纳米材料因其光吸收率大的特色，可应用于红外线感测器材料。 纳米技术在世界各国尚处于萌芽阶段，美、日、德等少数国家，虽然已经初具基础，但是尚在研究之中，新理论和技术的出现仍然方兴未艾。我国已努力赶上先进国家水平，研究队伍也在日渐壮大
什么是神奇的纳米材料