由简单单原子液体 β-Mn 结晶中出现的八次对称元素推导出的八次准晶结构模型

在对简单单原子液体进行分子动力学模拟时，我们观察到一种材料结晶，其模拟衍射图样显示出八次对称性。对结晶产物中原子排列的检查揭示了 β-Mn 结构的大晶粒，它们沿共同的 4 重轴排列，相邻晶粒之间旋转 45 度。这些 45 度旋转可归因于一种与 β-Mn 畴表面外延融合的第二种晶体结构，其原胞晶格参数为 a = b = c = a_{β-Mn}, α = β = 90 度, γ = 45 度。这种第二相采用的结构在实验文献中似乎没有已知的对应物，但可以简单地从 Cr₃Si 和 Al₃Zr₄ 结构类型推导出来。我们利用这些观测结果作为八次准晶原子结构模型的基础，在该模型中，β-Mn 和第二相结构原胞分别充当方形和菱形瓦片（在投影中）。其沿八次轴方向的衍射图样与实验测量的结果相似。该模型的独特之处在于与高分辨率电子显微镜图像一致，这些图像显示方形和菱形单元的边长等于 β-Mn 原胞的边长。使用与上述相同的对势对该构型进行能量最小化，得到了一种替代的八次准周期结构，该结构具有相同的铺砌但不同的原子装饰和衍射图样。