作者在回答《今日頭條》關于《退休教師還算教師嗎？……》問題讨論時曾說：“退休後，靜下來再學習……原來積累的知識有所升華。”現在讨論的這個問題就有這個意思。雖然在探索具體晶體結構與超導電性産生機理時已使用。然而沒認識到對晶體結構和性能關系是普适的，本文作為再學習晶體學，仍然是探索，拿出來再經實踐檢驗，接受朋友們檢驗。

超導材料制備和性能研究，以及發現其它的神奇物理性能。不止一次報導層狀結構晶體。研究者隻注意到這種晶體層狀結構特征，並有人稱為二維晶體。沒有人和晶體某些特殊性能包括超導機理聯系起來。

作者是學習應用晶體學比較多的，無論教學還是材料結構性能研究，同樣也從未曾想過這種結構除了層狀結構特征還會有什麼與衆不同，一直是三維結構晶體整體思維。超導電性機理探索遇到晶體結構與性能關系這一問題，逼得作者才開始仔細想，産生新的認識——“拆解”晶體結構，探索超導電性産生機理。

在職時為了講三維晶格，用推理的思維也講一維“晶格”作第二維平移形成二維晶格，二維晶格作第三維平移形成三維晶格。當石墨烯出現之後，才認識到真有二維晶格“晶體”。然而仍然沒認識到，一個周期内的原子或分子層排布也是符合二維晶格的，同樣二維晶格作三維平移時是有不同的。比如大家最熟悉的NaCl晶體。以CⅠ離子和Na離子間隔排布的二維正方晶格作第三維平移，每個方向周期都是由兩層NaCI形成的二維晶格所構成的，是“真”三維晶格，每層二維晶格不但晶格相同結構也相同。而有的晶體結構在第三維堆垛，當然是化學鍵合，雖然每層“分子片”或“原子片”的二維晶格相同，但其二維的結構或成分是不同的。如層狀特征明顯的MgB2。以SmFeAsO為代表的鐵系超導體（Sm位也可以是其它稀土元素，As位可以P，Se，S替換）。以TaS2為代表的一批MX2型晶體（X位可以由Se替換，M位可以是Mo，Ta，Ti，Ⅴ，Zr，Nb）。還有号稱籠目結構的CsV3Sb5也是這種類型晶體很好的例子。

本文以拆解晶體結構觀點描述這些晶體，從比較簡單的MgB2開始。繼而分析另一些晶體二維晶格結構特征，結構中二維晶格與三維晶格關系。探索神奇的物理性能與晶體結構關系。

MgB2晶體結構為P6／mmm（191）空間群，六方晶系，簡單晶格。

圖（1），MgB2晶體菱面柱簡單晶胞

圖（1）是MgB2晶體菱面柱形簡單晶胞。大黑球代表Mg原子，小黑球代表B原子。B2層與Mg層相互間隔（1／2）c排列。将MgB2晶體結構取六角複雜晶胞，沿c方向投影如圖（2）所示。

圖（2），MgB2六角複雜晶胞沿c方向投影圖

大紅球代表Mg原子，小黑球代表B原子。二維晶格就是六角晶格。Mg層和B2層雖然二維晶格相同，然而成分和二維結構是不同的。Mg層二維結構相當于Mg原子占位于格點上。即二維晶格也是二維Mg原子排布的二維結構，一個二維菱形簡單晶胞中有一個Mg原子，如圖（3）。

圖（3），二維六角晶格，Mg原子二維排布結構

形成六角“密堆”型排布。而B2層原子排布結構與晶格不同，排成蜂窩狀結構，與石墨烯（其實就是石墨單分子層）同型。見圖（4）。

圖（4），B2的二維結構及二維晶格

在二維晶格中，一個晶胞中有兩個B原子。

将這兩種不同成分不同結構具有相同二維晶格的原子層在c方向等間距交替堆垛，就是MgB2晶體結構。

具有不同成分和結構的相同二維晶格構成三維晶體，當溫度或壓力變化時，不同二維結構並不能完全協同變化，産生微觀應力，升高能量。通過二維晶格之間結構調整使能量降下來，出現人們不易發現的結構變化，如超晶格或分晶格。有些與溫度、壓力相關的奇特性能就是在這種結構變化出現的，包括超導電性。

下面把上面提到幾種晶體結構用上述拆解方法簡述一下。

鐵系超導體的1111相，以SmFeAsO為代表。P4／nmm（129）空間群。四方晶系，簡單晶格。晶體結構見圖（5）。此圖從網上搬來。

圖（5），SmFeAsO的晶體結構

c方問一個周期有6層“原子層”或“分子層”，每層都是相同的二維正方晶格。分别是O2層，Sm層，As層，Fe2層，As層，Sm層，重回O2層，完成一個c周期。O層和Fe層二維結構原子都是面心四方占位，即一個二維晶胞有兩個原子。Sm層和As層都是簡單四方占位，即一個二維晶胞有一個原子。具有不同成分或結構的二維晶格形成三維晶體結構。當溫度壓力變化時，不同成分和結構的二維晶格不能協同變化。這裡不再重複，如上述MgB2的物理解釋相同，産生奇特性能，包括超導電性。

以TaS2為代表的MX2型晶體。這種晶體結構具有多型性，有1T相，2H相，3R相，或三者“組合”的新相。這些物相符号意義請參考今日頭條上以前發布的《呈現電荷密度波MX2……》一文

本文以1T相作為代表，概要表述二維晶格及原子層排布。2H相，3R相等隻是“分子片”不同堆垛方式形成的物相。

作者回顧《呈現電荷密波MX2……》一文時，想利用已有結構圖進行說明，結果沒找到圖，隻看到對1T型晶體結構和分子層描述，當時沒有作圖，此時作者自己對結構也建不起來形象了，可見當時沒給圖會使讀者很難理解，是作者一個失誤。在此給出，為看過那篇文章讀者是種補救，並表達歉意，也是本文需要，見圖（6）。此圖是手畫的，不規範處請諒解。

圖（6），1T相TaS2結構及投影圖

上圖是TaS2晶體結構圖。大球代表Ta原子，小黑球代表S原子。Ta原子分數坐标占（0，0，0）位；S原子占（1／3，2／3，z）和（2／3，1／3，-z）位。z是可變參數分數坐标，同型結構不同物相z值會有變化，都接近（1／4）c。本文作圖假定就是（1／4）c。下圖是投影圖。小圈和小黑球都代表S原子。小黑球表示正（1／4）c位S原子，小圈表示（-1/4）c位S原子。兩層S之間形成AB型堆垛，正（1／4）c的S原子和（-1/4）c的S原子形成八面體間隙，從投影圖更容易看出，Ta就在八面體間隙中。這樣作圖讀者就比較容易理解TaS2晶體結構了。好了，“漏洞”補完了。

從晶體結構圖可以看出，TaS2結構在c方向三層一重複，即Ta層，S層，S層，又回到Ta層。每種原子層二維晶格相同，都是二維六角晶格。二維結構也相同。

當溫度壓力變化時，由于S層和Ta層元素不同，動作互不協同，會使晶體結構産生微觀應力，促使結構調整。比如，最容易想到的是，在S形成的八面體間隙中的Ta會因八面體變形偏離中心，實為原子半徑變化不協同而産生。這種結構狀态變化也很難發現，但影響性能和産生性能被人們首先觀測到了。就越想越神奇。

号稱籠目結構的CsⅤ3Sb5晶體結構為P6／mmm（191）空間群，六方晶系，簡單晶格。如圖（7）所示。這是從網上搬來的漂亮結構圖。

圖（7），CsV3Sb5晶體結構及投影圖

上圖是立體圖，下圖是投影圖。

在此，有的放矢地說：不要稱籠目晶格，因為晶格不是晶體結構，那樣稱呼會混淆概念。既使稱籠目結構，也說的是這種結構的投影圖，類似互成60度或120度的三道筋編織網格，如蝈蝈籠子的籠目網格，不是指三維晶體結構。

CsV3Sb5晶體結構在c方向一個周期有4層“原子層”或“分子層”，分别是Cs層，Sb2層，V3Sb層，Sb2層，最後回到Cs層，與開始Cs層是同一層。每層二維晶格相同，結構成分不同。

在溫度壓力變化時，各層變化並不協同。随後的結構和性能關系的物理解釋同MgB2的相同，不再重複。

綜合上述幾個重要晶體結構“拆解”分析，可以得出結論，在這類晶體結構中，由于二維晶格結構或成分不同，各自具有一定獨立性，意指溫度、壓力變化時並不能完全協同動作，産生微觀應力，促使結構調整，這和我們實驗上看到的溫度、壓力變化引起晶體結構位移相變是一個道理。首先被人們發現的是物理性能産生和變化，然而難以立即給出産生這種性能和變化的物理機制。需要在晶體學領域對晶體的二維晶格與三維晶格及其結構關系有一個更深層全新的進一步認識。

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