Реальні кристали

Чим відрізняється реальний кристал від класичного ідеального кристалу? Перше, що кидається у вічі – обмеженість об’єму. Основною властивістю ідеального кристалу є трансляційна симетрія, тобто періодичне повторення у просторі однакових структурних одиниць. Трансляційна симетрія неможлива у обмеженому кристалі. Але у природі існує багато кристалічних структур, які є регулярними, але не строго періодичними. До таких структур відносяться кристали із осями симетрії, яких не може бути за наявності трансляційної симетрії, наприклад, 5-ї, 7-ї та деяких інших.

Атоми можуть цілком закономірно утворити кристалічну структуру, яка не є ідеальною. На рисунку наведена структура, яка має одну вісь симетрії п’ятого порядку. Нижня площина із кульок будується таким чином, що кульки утворюють концентричні пентагони. Верхня площина теж складаються із концентричних пентагонів, але атоми розташовані у проміжках між атомами нижнього шару. Ця двійка шарів може складатись у стопку, повторюючись до нескінченності.

Така пентагональна структура може вирости із відповідного зародка. Хоча це відбувається досить рідко, однак принципова можливість для цього існує. Щоб не було сумнівів, подивіться на цю фотографію. На ній зображена експериментально спостережена пентагональна упаковка вірусних частинок. До речі, палеонтологи використовують наявність осей п’ятого порядку у копалинах для доведення їх біологічного (а не геологічного) походження.

Аналогічно можуть утворюватись осі інших порядків.