六方最密密度

六方最密(hexagonal close-packed, HCP)結構是晶體結構的一種類型,其中原子或分子以六方形的層排列,每層中的原子或分子位於相鄰層中的原子或分子的六邊形空隙中。這種結構在許多金屬和合金中很常見,例如鎂、鋅和鈦。

在六方最密結構中,原子或分子堆積的方式使得它們在晶體中形成了兩種類型的位置或位點:

  1. 頂點位置(Vertex positions):這些是位於六方形層頂點的原子或分子。每個頂點位置被六個層共享,這意味著每個頂點位置的原子或分子周圍有六個最近的鄰居。

  2. 面心位置(Face-centered positions):這些是位於六方形層面的中心的原子或分子。每個面心位置被三個層共享,這意味著每個面心位置的原子或分子周圍有三個最近的鄰居。

六方最密結構的原子或分子堆積密度是所有可能的晶體堆積結構中最高的之一。在密堆積中,原子或分子之間的平均距離最小,這使得晶體具有較高的硬度和強度。然而,六方最密結構的晶格能通常低於立方最密堆積(cubic close-packed, FCC)結構的晶格能,後者是另一種高密度的晶體堆積類型。

六方最密結構的密堆積因子(packing fraction),即填充在晶格中的空間比例,大約為0.74。這個值可以通過計算相鄰原子或分子之間的距離與原子或分子半徑的比例來得到。在HCP結構中,相鄰原子或分子之間的距離是原子或分子半徑的1.633倍。