準結晶性

材料科学では、準結晶材料は、格子内に短距離および中距離の秩序（液晶相に類似）を持つが、少なくとも一方向では結晶のような長距離秩序を欠くものとして定義されます。^[1]

「パラ結晶性」と「パラクリスタル」という言葉は、故フリードリヒ・リンネによって1933 年に造語されました。 ^[2]ドイツ語の同義語である「パラクリスタル」は、その 1 年前に印刷物として登場しました。^[3] パラクリスタルの一般理論は基礎教科書で定式化され、^[4]その後、さまざまな著者によってさらに発展/改良されました。

ロルフ・ホーゼマンの理想的なパラクリスタルの定義は、「あらゆる物質の電子密度分布は、すべての構成要素に 1 つの理想的な点があり、他の理想的な点までの距離統計がこれらすべての点で同一である場合、パラクリスタルの電子密度分布と同等です。各構成要素の理想的な点の周りの電子配置は、隣接する構成要素の対応するものと統計的に独立しています。したがって、構成要素は、この「ぼやけた」空間格子のセルの物質内容に対応し、パラクリスタルと見なされます。」^[5]

秩序とは、一点から測定して、原子が予測可能な格子内に現れる規則性です。高度に秩序化された完全な結晶性の物質、つまり単結晶では、構造内のすべての原子の位置は、単一の起点から測定して正確に記述できます。逆に、液体や非晶質固体などの無秩序な構造では、最も近い原子、およびおそらく2番目に近い原子の位置は、起点から（ある程度の不確実性とともに）記述でき、位置を予測する能力はそこから急速に低下します。原子の位置を予測できる距離は、相関長と呼ばれます。準結晶性物質は、完全な非晶質と完全な結晶性の中間の相関を示します。 ${\displaystyle \xi}$

結晶性に関する情報を得るための最も入手しやすい主な手段は、X線回折とクライオ電子顕微鏡法である^{[6]が、準結晶性材料の複雑な構造を観察するには、電子状態と振動状態の}状態密度モデリング^[8]と組み合わせた揺らぎ電子顕微鏡法^[7]などの他の技術が必要になる場合がある。走査透過型電子顕微鏡法は、量子ドット固体などのナノスケール材料の準結晶性の実空間および逆格子空間特性評価を提供することができる^[9]。

^{パラクリスタルにおけるX線、中性子、電子の散乱は、理想的なパラクリスタル[10]}と実際のパラクリスタル^[11]の理論によって定量的に記述されます。

これら2つの準結晶性理論のいずれかに基づいた回折実験の解析における数値的な差異は、しばしば無視できる。^[12]

理想的な結晶と同様に、理想的なパラクリスタルは理論的には無限に伸びます。一方、実際のパラクリスタルは経験的なα*法則^[13]に従い、そのサイズが制限されます。そのサイズは、パラクリスタルの歪みのテンソルの成分にも反比例します。より大きな固体集合体は、マイクロパラクリスタルで構成されます。^[14]

パラクリスタルモデルは、例えば堆積後の部分的に非晶質の半導体材料の状態を記述するのに有用である。また、合成ポリマー、液晶、バイオポリマー、量子ドット固体、生体膜にもうまく適用されている。^[15]

• 非晶質固体
• クリスタライト
• 結晶学
• DNA
• 単結晶
• B-DNAパラクリスタルのX線パターン
• X線散乱技術